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Capiacutetulo 5Camada de enlace e redes locais
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Todo o material copyright 1996-2009J F Kurose e K W Ross Todos os direitos reservados
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Capiacutetulo 5 A camada de enlace
Objetivos do capiacutetulo entender os princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da
camada de enlace de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro Compartilhamento de um canal de broadcast acesso
muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace transferecircncia de dados confiaacutevel controle de fluxo
feito instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias
tecnologias da camada de enlace
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Camada de enlace introduccedilatildeoAlguma terminologia hospedeiros e roteadores satildeo noacutes canais de comunicaccedilatildeo que se
conectam a noacutes adjacentes pelo caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces enlaces com fio enlaces sem fio LANs
pacote na camada-2 eacute um quadro encapsula datagrama
Camada de enlace de dados tem a responsabilidade de transferir umdatagrama de um noacute ao noacute adjacente por um enlace
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Serviccedilos da camada de enlace
enquadramento acesso ao enlace encapsula datagrama no quadro incluindo cabeccedilalho trailer acesso ao canal de meio compartilhado endereccedilos ldquoMACrdquo usados nos cabeccedilalhos de quadro para
identificar origem destinobull diferente do endereccedilo IP
entrega confiaacutevel entre noacutes adjacentes jaacute aprendemos a fazer isso (Capiacutetulo 3) raramente usado em enlace com pouco erro de bit (fibra
alguns pares tranccedilados) enlaces sem fio altas taxas de erro
bull P Por que confiabilidade em niacutevel de enlace e fim a fim
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controle de fluxo controle entre noacutes de emissatildeo e recepccedilatildeo adjacentes
detecccedilatildeo de erro erros causados por atenuaccedilatildeo de sinal ruiacutedo receptor detecta presenccedila de erros
bull pede ao remetente para retransmitir ou descarta quadro correccedilatildeo de erro
receptor identifica e corrige erro(s) de bit sem lanccedilar matildeo da retransmissatildeo
half-duplex e full-duplex com half-duplex os noacutes nas duas extremidades do enlace
podem transmitir mas natildeo ao mesmo tempo
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Onde eacute implementada a camada de enlace em todo e qualquer hosp camada de enlace
implementada no ldquoadaptadorrdquo (ou placa de interface de rede NIC) placa Ethernet placa
PCMCIA placa 80211 implementa camada de
enlace fiacutesica conecta aos barramentos
de sistema do hospedeiro combinaccedilatildeo de hardware
software firmware
contro-lador
fiacutesicatransmissatildeo
cpu memoacuteria
barramentohospedeiro(p e PCI)
placa adaptadorade rede
esquema do hospedeiro
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlace
enlacefiacutesica
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Comunicaccedilatildeo entre adaptadores
lado emissor encapsula datagrama no
quadro inclui bits de verificaccedilatildeo
de erro rdt controle de fluxo etc
lado receptor procura erros rdt
controle de fluxo etc extrai datagrama passa
para camada superior no lado receptor
contro-lador
contro-lador
hosp de origem hosp de destino
datagrama datagrama
datagrama
quadro
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Detecccedilatildeo de errosEDC = Bits de detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros (redundacircncia)D = Dados protegidos por verificaccedilatildeo de erro podem incluir
campos de cabeccedilalho Detecccedilatildeo de erro natildeo 100 confiaacutevel
bull protocolo pode perder alguns erros mas raramentebull maior campo EDC gera melhor detecccedilatildeo e correccedilatildeo
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Verificaccedilatildeo de paridade
Paridade de uacutenico bitDetecta erros de uacutenico bit
Paridade bidimensionalDetecta e corrige erros de uacutenico bit
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Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
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Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
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Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 2
Capiacutetulo 5 A camada de enlace
Objetivos do capiacutetulo entender os princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da
camada de enlace de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro Compartilhamento de um canal de broadcast acesso
muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace transferecircncia de dados confiaacutevel controle de fluxo
feito instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias
tecnologias da camada de enlace
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 3
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 4
Camada de enlace introduccedilatildeoAlguma terminologia hospedeiros e roteadores satildeo noacutes canais de comunicaccedilatildeo que se
conectam a noacutes adjacentes pelo caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces enlaces com fio enlaces sem fio LANs
pacote na camada-2 eacute um quadro encapsula datagrama
Camada de enlace de dados tem a responsabilidade de transferir umdatagrama de um noacute ao noacute adjacente por um enlace
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 5
Serviccedilos da camada de enlace
enquadramento acesso ao enlace encapsula datagrama no quadro incluindo cabeccedilalho trailer acesso ao canal de meio compartilhado endereccedilos ldquoMACrdquo usados nos cabeccedilalhos de quadro para
identificar origem destinobull diferente do endereccedilo IP
entrega confiaacutevel entre noacutes adjacentes jaacute aprendemos a fazer isso (Capiacutetulo 3) raramente usado em enlace com pouco erro de bit (fibra
alguns pares tranccedilados) enlaces sem fio altas taxas de erro
bull P Por que confiabilidade em niacutevel de enlace e fim a fim
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 6
controle de fluxo controle entre noacutes de emissatildeo e recepccedilatildeo adjacentes
detecccedilatildeo de erro erros causados por atenuaccedilatildeo de sinal ruiacutedo receptor detecta presenccedila de erros
bull pede ao remetente para retransmitir ou descarta quadro correccedilatildeo de erro
receptor identifica e corrige erro(s) de bit sem lanccedilar matildeo da retransmissatildeo
half-duplex e full-duplex com half-duplex os noacutes nas duas extremidades do enlace
podem transmitir mas natildeo ao mesmo tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 7
Onde eacute implementada a camada de enlace em todo e qualquer hosp camada de enlace
implementada no ldquoadaptadorrdquo (ou placa de interface de rede NIC) placa Ethernet placa
PCMCIA placa 80211 implementa camada de
enlace fiacutesica conecta aos barramentos
de sistema do hospedeiro combinaccedilatildeo de hardware
software firmware
contro-lador
fiacutesicatransmissatildeo
cpu memoacuteria
barramentohospedeiro(p e PCI)
placa adaptadorade rede
esquema do hospedeiro
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlace
enlacefiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 8
Comunicaccedilatildeo entre adaptadores
lado emissor encapsula datagrama no
quadro inclui bits de verificaccedilatildeo
de erro rdt controle de fluxo etc
lado receptor procura erros rdt
controle de fluxo etc extrai datagrama passa
para camada superior no lado receptor
contro-lador
contro-lador
hosp de origem hosp de destino
datagrama datagrama
datagrama
quadro
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 10
Detecccedilatildeo de errosEDC = Bits de detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros (redundacircncia)D = Dados protegidos por verificaccedilatildeo de erro podem incluir
campos de cabeccedilalho Detecccedilatildeo de erro natildeo 100 confiaacutevel
bull protocolo pode perder alguns erros mas raramentebull maior campo EDC gera melhor detecccedilatildeo e correccedilatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 11
Verificaccedilatildeo de paridade
Paridade de uacutenico bitDetecta erros de uacutenico bit
Paridade bidimensionalDetecta e corrige erros de uacutenico bit
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 12
Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
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Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
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Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
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9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
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9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 3
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 4
Camada de enlace introduccedilatildeoAlguma terminologia hospedeiros e roteadores satildeo noacutes canais de comunicaccedilatildeo que se
conectam a noacutes adjacentes pelo caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces enlaces com fio enlaces sem fio LANs
pacote na camada-2 eacute um quadro encapsula datagrama
Camada de enlace de dados tem a responsabilidade de transferir umdatagrama de um noacute ao noacute adjacente por um enlace
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 5
Serviccedilos da camada de enlace
enquadramento acesso ao enlace encapsula datagrama no quadro incluindo cabeccedilalho trailer acesso ao canal de meio compartilhado endereccedilos ldquoMACrdquo usados nos cabeccedilalhos de quadro para
identificar origem destinobull diferente do endereccedilo IP
entrega confiaacutevel entre noacutes adjacentes jaacute aprendemos a fazer isso (Capiacutetulo 3) raramente usado em enlace com pouco erro de bit (fibra
alguns pares tranccedilados) enlaces sem fio altas taxas de erro
bull P Por que confiabilidade em niacutevel de enlace e fim a fim
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 6
controle de fluxo controle entre noacutes de emissatildeo e recepccedilatildeo adjacentes
detecccedilatildeo de erro erros causados por atenuaccedilatildeo de sinal ruiacutedo receptor detecta presenccedila de erros
bull pede ao remetente para retransmitir ou descarta quadro correccedilatildeo de erro
receptor identifica e corrige erro(s) de bit sem lanccedilar matildeo da retransmissatildeo
half-duplex e full-duplex com half-duplex os noacutes nas duas extremidades do enlace
podem transmitir mas natildeo ao mesmo tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 7
Onde eacute implementada a camada de enlace em todo e qualquer hosp camada de enlace
implementada no ldquoadaptadorrdquo (ou placa de interface de rede NIC) placa Ethernet placa
PCMCIA placa 80211 implementa camada de
enlace fiacutesica conecta aos barramentos
de sistema do hospedeiro combinaccedilatildeo de hardware
software firmware
contro-lador
fiacutesicatransmissatildeo
cpu memoacuteria
barramentohospedeiro(p e PCI)
placa adaptadorade rede
esquema do hospedeiro
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlace
enlacefiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 8
Comunicaccedilatildeo entre adaptadores
lado emissor encapsula datagrama no
quadro inclui bits de verificaccedilatildeo
de erro rdt controle de fluxo etc
lado receptor procura erros rdt
controle de fluxo etc extrai datagrama passa
para camada superior no lado receptor
contro-lador
contro-lador
hosp de origem hosp de destino
datagrama datagrama
datagrama
quadro
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 10
Detecccedilatildeo de errosEDC = Bits de detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros (redundacircncia)D = Dados protegidos por verificaccedilatildeo de erro podem incluir
campos de cabeccedilalho Detecccedilatildeo de erro natildeo 100 confiaacutevel
bull protocolo pode perder alguns erros mas raramentebull maior campo EDC gera melhor detecccedilatildeo e correccedilatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 11
Verificaccedilatildeo de paridade
Paridade de uacutenico bitDetecta erros de uacutenico bit
Paridade bidimensionalDetecta e corrige erros de uacutenico bit
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 12
Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 13
Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
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Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 16
Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 18
Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 19
Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 20
Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 22
Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 23
Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 24
Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Camada de enlace introduccedilatildeoAlguma terminologia hospedeiros e roteadores satildeo noacutes canais de comunicaccedilatildeo que se
conectam a noacutes adjacentes pelo caminho de comunicaccedilatildeo satildeo enlaces enlaces com fio enlaces sem fio LANs
pacote na camada-2 eacute um quadro encapsula datagrama
Camada de enlace de dados tem a responsabilidade de transferir umdatagrama de um noacute ao noacute adjacente por um enlace
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Serviccedilos da camada de enlace
enquadramento acesso ao enlace encapsula datagrama no quadro incluindo cabeccedilalho trailer acesso ao canal de meio compartilhado endereccedilos ldquoMACrdquo usados nos cabeccedilalhos de quadro para
identificar origem destinobull diferente do endereccedilo IP
entrega confiaacutevel entre noacutes adjacentes jaacute aprendemos a fazer isso (Capiacutetulo 3) raramente usado em enlace com pouco erro de bit (fibra
alguns pares tranccedilados) enlaces sem fio altas taxas de erro
bull P Por que confiabilidade em niacutevel de enlace e fim a fim
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controle de fluxo controle entre noacutes de emissatildeo e recepccedilatildeo adjacentes
detecccedilatildeo de erro erros causados por atenuaccedilatildeo de sinal ruiacutedo receptor detecta presenccedila de erros
bull pede ao remetente para retransmitir ou descarta quadro correccedilatildeo de erro
receptor identifica e corrige erro(s) de bit sem lanccedilar matildeo da retransmissatildeo
half-duplex e full-duplex com half-duplex os noacutes nas duas extremidades do enlace
podem transmitir mas natildeo ao mesmo tempo
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Onde eacute implementada a camada de enlace em todo e qualquer hosp camada de enlace
implementada no ldquoadaptadorrdquo (ou placa de interface de rede NIC) placa Ethernet placa
PCMCIA placa 80211 implementa camada de
enlace fiacutesica conecta aos barramentos
de sistema do hospedeiro combinaccedilatildeo de hardware
software firmware
contro-lador
fiacutesicatransmissatildeo
cpu memoacuteria
barramentohospedeiro(p e PCI)
placa adaptadorade rede
esquema do hospedeiro
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlace
enlacefiacutesica
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Comunicaccedilatildeo entre adaptadores
lado emissor encapsula datagrama no
quadro inclui bits de verificaccedilatildeo
de erro rdt controle de fluxo etc
lado receptor procura erros rdt
controle de fluxo etc extrai datagrama passa
para camada superior no lado receptor
contro-lador
contro-lador
hosp de origem hosp de destino
datagrama datagrama
datagrama
quadro
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Detecccedilatildeo de errosEDC = Bits de detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros (redundacircncia)D = Dados protegidos por verificaccedilatildeo de erro podem incluir
campos de cabeccedilalho Detecccedilatildeo de erro natildeo 100 confiaacutevel
bull protocolo pode perder alguns erros mas raramentebull maior campo EDC gera melhor detecccedilatildeo e correccedilatildeo
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Verificaccedilatildeo de paridade
Paridade de uacutenico bitDetecta erros de uacutenico bit
Paridade bidimensionalDetecta e corrige erros de uacutenico bit
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Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
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Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
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Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 5
Serviccedilos da camada de enlace
enquadramento acesso ao enlace encapsula datagrama no quadro incluindo cabeccedilalho trailer acesso ao canal de meio compartilhado endereccedilos ldquoMACrdquo usados nos cabeccedilalhos de quadro para
identificar origem destinobull diferente do endereccedilo IP
entrega confiaacutevel entre noacutes adjacentes jaacute aprendemos a fazer isso (Capiacutetulo 3) raramente usado em enlace com pouco erro de bit (fibra
alguns pares tranccedilados) enlaces sem fio altas taxas de erro
bull P Por que confiabilidade em niacutevel de enlace e fim a fim
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 6
controle de fluxo controle entre noacutes de emissatildeo e recepccedilatildeo adjacentes
detecccedilatildeo de erro erros causados por atenuaccedilatildeo de sinal ruiacutedo receptor detecta presenccedila de erros
bull pede ao remetente para retransmitir ou descarta quadro correccedilatildeo de erro
receptor identifica e corrige erro(s) de bit sem lanccedilar matildeo da retransmissatildeo
half-duplex e full-duplex com half-duplex os noacutes nas duas extremidades do enlace
podem transmitir mas natildeo ao mesmo tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 7
Onde eacute implementada a camada de enlace em todo e qualquer hosp camada de enlace
implementada no ldquoadaptadorrdquo (ou placa de interface de rede NIC) placa Ethernet placa
PCMCIA placa 80211 implementa camada de
enlace fiacutesica conecta aos barramentos
de sistema do hospedeiro combinaccedilatildeo de hardware
software firmware
contro-lador
fiacutesicatransmissatildeo
cpu memoacuteria
barramentohospedeiro(p e PCI)
placa adaptadorade rede
esquema do hospedeiro
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlace
enlacefiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 8
Comunicaccedilatildeo entre adaptadores
lado emissor encapsula datagrama no
quadro inclui bits de verificaccedilatildeo
de erro rdt controle de fluxo etc
lado receptor procura erros rdt
controle de fluxo etc extrai datagrama passa
para camada superior no lado receptor
contro-lador
contro-lador
hosp de origem hosp de destino
datagrama datagrama
datagrama
quadro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 9
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Detecccedilatildeo de errosEDC = Bits de detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros (redundacircncia)D = Dados protegidos por verificaccedilatildeo de erro podem incluir
campos de cabeccedilalho Detecccedilatildeo de erro natildeo 100 confiaacutevel
bull protocolo pode perder alguns erros mas raramentebull maior campo EDC gera melhor detecccedilatildeo e correccedilatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 11
Verificaccedilatildeo de paridade
Paridade de uacutenico bitDetecta erros de uacutenico bit
Paridade bidimensionalDetecta e corrige erros de uacutenico bit
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Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
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Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
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Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 22
Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 24
Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 25
Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 27
Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 30
CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 31
Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 32
ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 33
Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 34
Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 35
Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 36
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 38
Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 39
Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 44
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 45
Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 46
Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 47
Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 50
Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 6
controle de fluxo controle entre noacutes de emissatildeo e recepccedilatildeo adjacentes
detecccedilatildeo de erro erros causados por atenuaccedilatildeo de sinal ruiacutedo receptor detecta presenccedila de erros
bull pede ao remetente para retransmitir ou descarta quadro correccedilatildeo de erro
receptor identifica e corrige erro(s) de bit sem lanccedilar matildeo da retransmissatildeo
half-duplex e full-duplex com half-duplex os noacutes nas duas extremidades do enlace
podem transmitir mas natildeo ao mesmo tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 7
Onde eacute implementada a camada de enlace em todo e qualquer hosp camada de enlace
implementada no ldquoadaptadorrdquo (ou placa de interface de rede NIC) placa Ethernet placa
PCMCIA placa 80211 implementa camada de
enlace fiacutesica conecta aos barramentos
de sistema do hospedeiro combinaccedilatildeo de hardware
software firmware
contro-lador
fiacutesicatransmissatildeo
cpu memoacuteria
barramentohospedeiro(p e PCI)
placa adaptadorade rede
esquema do hospedeiro
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlace
enlacefiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 8
Comunicaccedilatildeo entre adaptadores
lado emissor encapsula datagrama no
quadro inclui bits de verificaccedilatildeo
de erro rdt controle de fluxo etc
lado receptor procura erros rdt
controle de fluxo etc extrai datagrama passa
para camada superior no lado receptor
contro-lador
contro-lador
hosp de origem hosp de destino
datagrama datagrama
datagrama
quadro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 9
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 10
Detecccedilatildeo de errosEDC = Bits de detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros (redundacircncia)D = Dados protegidos por verificaccedilatildeo de erro podem incluir
campos de cabeccedilalho Detecccedilatildeo de erro natildeo 100 confiaacutevel
bull protocolo pode perder alguns erros mas raramentebull maior campo EDC gera melhor detecccedilatildeo e correccedilatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 11
Verificaccedilatildeo de paridade
Paridade de uacutenico bitDetecta erros de uacutenico bit
Paridade bidimensionalDetecta e corrige erros de uacutenico bit
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 12
Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
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Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
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Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 7
Onde eacute implementada a camada de enlace em todo e qualquer hosp camada de enlace
implementada no ldquoadaptadorrdquo (ou placa de interface de rede NIC) placa Ethernet placa
PCMCIA placa 80211 implementa camada de
enlace fiacutesica conecta aos barramentos
de sistema do hospedeiro combinaccedilatildeo de hardware
software firmware
contro-lador
fiacutesicatransmissatildeo
cpu memoacuteria
barramentohospedeiro(p e PCI)
placa adaptadorade rede
esquema do hospedeiro
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlace
enlacefiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 8
Comunicaccedilatildeo entre adaptadores
lado emissor encapsula datagrama no
quadro inclui bits de verificaccedilatildeo
de erro rdt controle de fluxo etc
lado receptor procura erros rdt
controle de fluxo etc extrai datagrama passa
para camada superior no lado receptor
contro-lador
contro-lador
hosp de origem hosp de destino
datagrama datagrama
datagrama
quadro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 9
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 10
Detecccedilatildeo de errosEDC = Bits de detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros (redundacircncia)D = Dados protegidos por verificaccedilatildeo de erro podem incluir
campos de cabeccedilalho Detecccedilatildeo de erro natildeo 100 confiaacutevel
bull protocolo pode perder alguns erros mas raramentebull maior campo EDC gera melhor detecccedilatildeo e correccedilatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 11
Verificaccedilatildeo de paridade
Paridade de uacutenico bitDetecta erros de uacutenico bit
Paridade bidimensionalDetecta e corrige erros de uacutenico bit
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 12
Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 13
Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 14
Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 15
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 16
Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 17
Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 18
Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 19
Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 20
Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 21
Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 22
Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 23
Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 24
Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 25
Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 26
ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 27
Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 28
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 29
Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 30
CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Comunicaccedilatildeo entre adaptadores
lado emissor encapsula datagrama no
quadro inclui bits de verificaccedilatildeo
de erro rdt controle de fluxo etc
lado receptor procura erros rdt
controle de fluxo etc extrai datagrama passa
para camada superior no lado receptor
contro-lador
contro-lador
hosp de origem hosp de destino
datagrama datagrama
datagrama
quadro
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Detecccedilatildeo de errosEDC = Bits de detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros (redundacircncia)D = Dados protegidos por verificaccedilatildeo de erro podem incluir
campos de cabeccedilalho Detecccedilatildeo de erro natildeo 100 confiaacutevel
bull protocolo pode perder alguns erros mas raramentebull maior campo EDC gera melhor detecccedilatildeo e correccedilatildeo
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Verificaccedilatildeo de paridade
Paridade de uacutenico bitDetecta erros de uacutenico bit
Paridade bidimensionalDetecta e corrige erros de uacutenico bit
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Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
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Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
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Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 9
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Detecccedilatildeo de errosEDC = Bits de detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros (redundacircncia)D = Dados protegidos por verificaccedilatildeo de erro podem incluir
campos de cabeccedilalho Detecccedilatildeo de erro natildeo 100 confiaacutevel
bull protocolo pode perder alguns erros mas raramentebull maior campo EDC gera melhor detecccedilatildeo e correccedilatildeo
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Verificaccedilatildeo de paridade
Paridade de uacutenico bitDetecta erros de uacutenico bit
Paridade bidimensionalDetecta e corrige erros de uacutenico bit
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Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
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Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
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Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Detecccedilatildeo de errosEDC = Bits de detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros (redundacircncia)D = Dados protegidos por verificaccedilatildeo de erro podem incluir
campos de cabeccedilalho Detecccedilatildeo de erro natildeo 100 confiaacutevel
bull protocolo pode perder alguns erros mas raramentebull maior campo EDC gera melhor detecccedilatildeo e correccedilatildeo
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Verificaccedilatildeo de paridade
Paridade de uacutenico bitDetecta erros de uacutenico bit
Paridade bidimensionalDetecta e corrige erros de uacutenico bit
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Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
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Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 14
Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 20
Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 21
Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 22
Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 24
Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 27
Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 33
Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 34
Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 50
Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Verificaccedilatildeo de paridade
Paridade de uacutenico bitDetecta erros de uacutenico bit
Paridade bidimensionalDetecta e corrige erros de uacutenico bit
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Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
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Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
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Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 12
Soma de verificaccedilatildeo da Internet (anaacutelise)
Emissor trata conteuacutedo do
segmento como sequecircncia de inteiros de 16 bits
soma de verificaccedilatildeo adiccedilatildeo (soma no complemento de 1) do conteuacutedo do segmento
emissor colocar valor da soma de verificaccedilatildeo no campo de soma de verificaccedilatildeo UDP
Receptor calcula soma de verificaccedilatildeo
do segmento recebido verifica se soma de
verificaccedilatildeo calculada eacute igual ao valor do campo de soma de verificaccedilatildeo NAtildeO ndash erro detectado SIM ndash nenhum erro
detectado Mas pode haver erros apesar disso
Objetivo detectar ldquoerrosrdquo (p e bits invertidos) no pacote transmitido (nota usada somente na camada de transporte)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 13
Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
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Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 13
Soma de verificaccedilatildeo verificaccedilatildeo de redundacircncia ciacuteclica veja bits de dados D como um nuacutemero binaacuterio escolha padratildeo de bits r + 1 (gerador) G objetivo escolher r bits de CRC R tal que
ltDRgt exatamente divisiacutevel por G (moacutedulo 2) receptor sabe G divide ltDRgt por G Se resto diferente de zero erro
detectado pode detectar todos os erros em rajada menores que r + 1 bits
muito usada na praacutetica (Ethernet 80211 WiFi ATM)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 14
Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 17
Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 18
Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 20
Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 21
Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 22
Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 24
Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 25
Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 26
ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 34
Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 36
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 37
Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 39
Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Exemplo de CRCQueremos
D 2r XOR R = nGde modo equivalente
D 2r = nG XOR R de modo equivalente se dividirmos D 2r por
G queremos resto R
R = resto[ ]D 2r
G
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 39
Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 44
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 47
Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 50
Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 15
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 16
Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 18
Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 19
Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 30
CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Enlaces e protocolos de acesso muacuteltiploDois tipos de ldquoenlacesrdquo ponto a ponto
PPP para acesso discado enlace ponto a ponto entre comutador Ethernet e
hospedeiro broadcast (fio ou meio compartilhado)
Ethernet agrave moda antiga HFC anterior LAN sem fio 80211
fio compartilhado (p e Ethernet cabeado)
RF compartilhada (p e WiFi 80211)
RF compartilhada(sateacutelite)
humanos em uma festa (ar e acuacutestica
compartilhados)
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Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 47
Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 17
Protocolos de acesso muacuteltiplo
uacutenico canal de broadcast compartilhado duas ou mais transmissotildees simultacircneas por noacutes
interferecircncia colisatildeo se o noacute recebe dois ou mais sinais ao mesmo
tempoprotocolo de acesso muacuteltiplo algoritmo distribuiacutedo que determina como os
noacutes compartilham canal ou seja determinam quando o noacute pode transmitir
comunicaccedilatildeo sobre compartilhamento de canal deve usar o proacuteprio canal nenhum canal fora-de-banda para coordenaccedilatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 18
Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 19
Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 20
Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 21
Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 24
Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 25
Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 26
ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Protocolo de acesso muacuteltiplo ideal
Canal de broadcast de velocidade R bps1 quando um noacute quer transmitir ele pode enviar na
velocidade R2 quando M noacutes querem transmitir cada um pode
enviar na velocidade meacutedia de transmissatildeo RM3 totalmente descentralizado
nenhum noacute especial para coordenar transmissotildees nenhuma sincronizaccedilatildeo de clocks intervalos
4 simples
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Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 19
Protocolos MAC uma taxonomia
Trecircs classes gerais Protocolo de Divisatildeo de Canal
divide o canal em ldquopedaccedilos menoresrdquo (intervalos de tempo frequecircncia coacutedigo)
aloca pedaccedilo ao noacute para uso exclusivo Protocolo de Acesso Aleatoacuterio
canal natildeo dividido permite colisotildees ldquorecuperardquo de colisotildees
ldquoProtocolo de Revezamentordquo os noacutes se revezam mas os noacutes com mais a enviar podem
receber mais tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 20
Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 21
Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 22
Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 23
Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 24
Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 25
Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Protocolos MAC de particionamento de canal TDMATDMA Time Division Multiple Access acesso ao canal em ldquorodadasrdquo cada estaccedilatildeo recebe intervalo de tamanho fixo
(tamanho = tempo transm pacote) a cada rodada intervalos natildeo usados ficam ociosos exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote
intervalos 2 5 6 ociosos
1 3 4 1 3 4
quadro de6 intervalos
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Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 45
Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 21
Protocolos MAC de particionamento de canal FDMA
FDMA Frequency Division Multiple Access espectro do canal dividido em bandas de frequecircncia cada estaccedilatildeo recebe banda de frequecircncia fixa tempo de transmissatildeo natildeo usado nas bandas de frequecircncia
fica ocioso exemplo LAN de 6 estaccedilotildees 1 3 4 tecircm pacote bandas de
frequecircncia 2 5 6 ociosasba
ndas
de
fre q
tempo
cabo FDM
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 24
Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 25
Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 26
ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 27
Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 29
Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 30
CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Protocolos de acesso aleatoacuterio Quando o noacute tem um pacote a enviar
transmite na velocidade de dados R total do canal sem coordenaccedilatildeo a priori entre os noacutes
dois ou mais noacutes transmitindo ldquocolisatildeordquo protocolo MAC de acesso aleatoacuterio especifica
como detectar colisotildees como recuperar-se de colisotildees (p e via retransmissotildees
adiadas) Exemplos de protocolos MAC de acesso aleatoacuterio
slotted ALOHA ALOHA CSMA CSMACD CSMACA
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Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
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Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 23
Slotted ALOHA
Suposiccedilotildees todos os quadros do mesmo
tamanho tempo dividido em intervalos
de mesmo tamanho (tempo para transmitir 1 quadro)
noacutes comeccedilam a transmitir somente no iniacutecio dos intervalos
noacutes satildeo sincronizados se 2 ou mais noacutes transmitem
no intervalo todos os noacutes detectam colisatildeo
Operaccedilatildeo quando noacute obteacutem quadro novo
transmite no proacuteximo intervalo se natildeo haacute colisatildeo noacute pode
enviar novo quadro no proacuteximo intervalo
se haacute colisatildeo noacute retransmite quadro em cada intervalo subsequente com prob ateacute que haja sucesso
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 24
Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 25
Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 26
ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 27
Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 28
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 32
ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 33
Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 34
Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 35
Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 36
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 37
Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 24
Proacutes uacutenico noacute ativo pode transmitir
continuamente na velocidade plena do canal
altamente descentralizado somente intervalos nos noacutes precisam estar em sincronismo
simples
Contras colisotildees intervalos
desperdiccedilados intervalos ociosos noacutes podem ser capazes de
detectar colisatildeo em menos tempo do que para transmitir pacote
sincronismo de clock
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Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
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ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 27
Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 35
Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 44
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 45
Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 46
Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 47
Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 50
Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 25
Eficiecircncia do Slotted Aloha
suponha N noacutes com muitos quadros a enviar cada um transmitindo no intervalo com probabilidade p
prob de um noacute ter sucesso em um intervalo = p(1-p)N-1
prob de qualquer noacute ter sucesso = Np(1-p)N-1
eficiecircncia maacutexima ache p que maximiza Np(1-p)N-1
para muitos noacutes com limite de Np(1-p)N-1
enquanto N tende a infinito temos
Eficiecircncia maacutexima = 1e = 037
Eficiecircncia fraccedilatildeo durante longo tempo de intervalos bem sucedidos (muitos noacutes todos com muitos quadros para enviar)
Na melhor das hipoacuteteses canal usado para transmissotildees uacuteteis 37 do tempo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 26
ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 27
Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 29
Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 30
CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 32
ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 34
Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 36
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 37
Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 38
Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 39
Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 44
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 45
Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 46
Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 26
ALOHA puro (natildeo slotted)
Aloha natildeo slotted mais simples sem sincronismo quando quadro chega primeiro
transmite imediatamente probabilidade de colisatildeo aumenta
quadro enviado em t0 colide com outros quadros enviados em [t0-1t0+1]
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 27
Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 28
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 29
Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Eficiecircncia do Aloha puro
P(sucesso por determinado noacute) = P(noacute transmite)
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
P(nenhum outro noacute transmite em [p0-1p0]
= p (1-p)N-1 (1-p)N-1
= p (1-p)2(N-1)
hellip escolhendo p ideal e depois considerando n -gt infinito
= 1(2e) = 018
ainda pior que slotted Aloha
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CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 37
Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 28
CSMA (Carrier Sense Multiple Access)
CSMA ouccedila antes de falarse perceber canal ocioso transmite quadro inteiro se perceber canal ocupado adia transmissatildeo analogia humana natildeo interrompa os outros
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Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 31
Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 32
ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 34
Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 38
Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 39
Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 29
Colisotildees CSMA
colisotildees ainda podem ocorreratraso de propagaccedilatildeo significa que dois noacutes podem natildeo ouvir a transmissatildeo um do outro
colisatildeotempo de transmissatildeo de pacote inteiro desperdiccedilado
layout espacial dos noacutes
notapapel da distacircncia amp atraso de propagaccedilatildeo determinando probabilidade de colisatildeo
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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CSMACD (Collision Detection)CSMACD detecccedilatildeo de portadora adiada como no
CSMA colisotildees detectadas dentro de pouco tempo transmissotildees colidindo abortadas reduzindo desperdiacutecio do
canal detecccedilatildeo de colisatildeo
faacutecil em LANs com fio mede intensidades de sinal compara sinais transmitidos recebidos
difiacutecil nas LANs sem fio intensidade do sinal recebido abafada pela intensidade da transmissatildeo local
analogia humana o interlocutor educado
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Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
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ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 37
Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
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102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 31
Detecccedilatildeo de colisatildeo CSMACD
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 32
ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 33
Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 34
Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 35
Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 36
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 37
Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 38
Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 39
Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 44
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 45
Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 46
Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 47
Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 50
Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 32
ldquoRevezandordquo protocolos MAC
protocolos MAC de particionamento de canal compartilham canal de modo eficaz e justo com
alta carga ineficaz com baixa carga atraso no acesso ao
canal 1N largura de banda alocada mesmo que apenas 1 noacute ativo
Protocolos MAC de acesso aleatoacuterio eficaz com baixa carga uacutenico noacute pode utilizar o
canal totalmente alta carga sobrecarga de colisatildeo
ldquorevezandordquo protocolosprocure o melhor dos dois mundos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 33
Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 34
Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 36
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Polling (seleccedilatildeo) noacute mestre ldquoconvidardquo noacutes escra-
vos a alterarem a transmissatildeo normalmente usado com dispo-
sitivos escravos ldquoburrosrdquo preocupaccedilotildees
sobrecarga da seleccedilatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha (mestre)
Ex 80215 e Bluetooth
mestre
escravos
poll
dados
dados
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Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
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Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 50
Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 34
Passagem de permissatildeo permissatildeo de controle
passada de um noacute para o proacuteximo sequencialmente
mensagem de permissatildeo preocupaccedilotildees
sobrecarga da permissatildeo latecircncia uacutenico ponto de falha
(permissatildeo)
T
dados
(nada a enviar)
T
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 35
Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 36
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 37
Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 38
Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 39
Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 44
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 46
Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 47
Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 50
Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 35
Resumo de protocolos MAC
particionamento de canal por tempo frequecircncia ou coacutedigo Time Division Frequency Division
acesso aleatoacuterio (dinacircmico) ALOHA S-ALOHA CSMA CSMACD percepccedilatildeo de portadora faacutecil em algumas tecnologias
(com fio) difiacutecil em outras (sem fio) CSMACD usado na Ethernet CSMACA usado na 80211
revezamento polling do site central passagem de permissatildeo Bluetooth FDDI IBM Token Ring
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 36
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 37
Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 38
Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 39
Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 45
Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 46
Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Endereccedilamento MAC e ARP
Endereccedilo IP de 32 bits endereccedilo da camada de rede usado para obter datagrama ateacute sub-rede IP de
destino Endereccedilo MAC (ou LAN ou fiacutesico ou
Ethernet) funccedilatildeo levar quadro de uma interface para outra
interface conectada fisicamente (na mesma rede) Endereccedilo MAC de 48 bits (para maioria das LANs)
bull queimado na ROM da NIC agraves vezes tambeacutem configuraacutevel por software
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Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
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Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
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ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
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Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 38
Endereccedilos de LAN e ARPCada adaptador na LAN tem endereccedilo de LAN exclusivo
Endereccedilo de broadcast =FF-FF-FF-FF-FF-FF
= adaptador
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN(com ousem fio)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 39
Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 39
Endereccedilos de LAN (mais)
alocaccedilatildeo de endereccedilo MAC administrada pelo IEEE fabricante compra parte do espaccedilo de endereccedilos
MAC (para garantir exclusividade) analogia (a) Endereccedilo MAC como o CPF (b) Endereccedilo IP como o endereccedilo postal endereccedilo MAC plano portabilidade
pode mover placa de LAN de uma LAN para outra endereccedilo IP hieraacuterquico NAtildeO portaacutevel
endereccedilo depende da sub-rede IP agrave qual o noacute estaacute conectado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 44
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 45
Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 46
Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 47
Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 50
Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 40
ARP Address Resolution Protocol
Cada noacute IP (hosp roteador) na LAN tem tabela ARP
Tabela ARP mapeamentos de endereccedilo IPMAC para alguns noacutes da LAN
ltendereccedilo IP endereccedilo MAC TTLgt TTL (Time To Live)
tempo apoacutes o qual o mapeamento de endereccedilo seraacute esquecido (normalmente 20 min)
Pergunta Como determinarendereccedilo MAC de B sabendoo endereccedilo IP de B
1A-2F-BB-76-09-AD
58-23-D7-FA-20-B0
0C-C4-11-6F-E3-98
71-65-F7-2B-08-53
LAN
137196723
137196778
137196714
137196788
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 44
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 45
Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 46
Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 47
Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 50
Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 41
Protocolo ARP mesma LAN (rede) A quer enviar datagrama a B
e endereccedilo MAC de B natildeo estaacute na tabela ARP de A
A envia por broadcast pacote de consulta ARP contendo endereccedilo IP de B endereccedilo MAC de destino
= FF-FF-FF-FF-FF-FF todas as maacutequinas na LAN
recebem consulta ARP B recebe pacote ARP
responde para A com seu endereccedilo MAC (de B) quadro enviado ao endereccedilo
MAC de A (unicast)
A salva em cache par de endereccedilos IP-para-MAC em sua tabela ARP ateacute a informaccedilatildeo expirar estado soft informaccedilatildeo
que expira (desaparece) se natildeo for renovada
ARP eacute ldquoplug-and-playrdquo noacutes criam suas tabelas
ARP sem intervenccedilatildeo do administrador de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 42
Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 43
A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Endereccedilamento roteando para outra LAN
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
acompanhamento enviar datagrama de A para B via R suponha que A saiba o endereccedilo IP de B
duas tabelas ARP no roteador R uma para cada rede IP (LAN)
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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A cria datagrama IP com origem A destino B A usa ARP para obter endereccedilo MAC de R para 111111111110 A cria quadro da camada de enlace com endereccedilo MAC de R como
destino quadro conteacutem datagrama IP A-para-B NIC de A envia quadro NIC de R recebe quadro R remove datagrama IP do quadro Ethernet vecirc o seu destinado a B R usa ARP para obter endereccedilo MAC de B R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B
R
1A-23-F9-CD-06-9B
222222222220
111111111110
E6-E9-00-17-BB-4B
CC-49-DE-D0-AB-7D
111111111112
111111111111
A74-29-9C-E8-FF-55
222222222221
88-B2-2F-54-1A-0F
B222222222222
49-BD-D2-C7-56-2A
Este eacute um exemplo realmente importante ndash procure entender bem
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
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Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 44
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 46
Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Ethernet
Tecnologia de LAN com fio ldquodominanterdquo barata US$ 20 para NIC primeira tecnologia de LAN utilizada em larga escala mais simples e mais barata que as LANs de permissatildeo e ATM acompanhou corrida da velocidade 10 Mbps ndash 10 Gbps
Projeto original da Ethernet de Metcalfe
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Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 46
Topologia de estrela topologia de barramento popular ateacute meados dos anos 90
todos os noacutes no mesmo domiacutenio de colisatildeo (podem colidir uns com os outros)
hoje topologia de estrela prevalece comutador ativo no centro cada ldquopontardquo roda um protocolo Ethernet (separado) ndash noacutes natildeo
colidem uns com os outros
comutador
barramento cabo coaxial estrela
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 47
Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 48
Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 49
Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 50
Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Estrutura do quadro Ethernet
Adaptador enviando encapsula datagrama IP (ou outro pacote de protocolo da camada de rede) no quadro Ethernet
Preacircmbulo 7 bytes com padratildeo 10101010 seguido por um byte
com padratildeo 10101011 usado para sincronizar taxas de clock do receptor
e emissor
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Endereccedilos 6 bytes se adaptador recebe quadro com endereccedilo de destino
combinando ou com endereccedilo de broadcast (p e pacote ARP) passa dados do quadro ao protocolo da camada de rede
caso contraacuterio adaptador descarta quadro Tipo indica protocolo da camada mais alta
(principalmente IP mas outros satildeo possiacuteveis p e Novell IPX AppleTalk)
CRC verificado no receptor se detectar erro quadro eacute descartado
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Ethernet natildeo confiaacutevel sem conexatildeo sem conexatildeo sem apresentaccedilatildeo entre NICs de origem
e destino natildeo confiaacutevel NIC de destino natildeo envia confirmaccedilotildees
ou natildeo confirmaccedilotildees agrave NIC de origem fluxo de datagramas passados agrave camada de rede pode ter
lacunas (datagramas faltando) lacunas seratildeo preenchidas se aplicaccedilatildeo estiver usando TCP caso contraacuterio aplicaccedilatildeo veraacute lacunas
Protocolo MAC da Ethernet CSMACD natildeo slotted
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Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
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CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 50
Algoritmo CSMACD da Ethernet
1 NIC recebe datagrama da camada de rede e cria quadro
2 Se NIC sentir canal ocioso inicia transmissatildeo do quadro canal ocupado espera ateacute estar ocioso depois transmite
3 Se NIC transmitir quadro inteiro sem detectar outra transmissatildeo NIC terminou com o quadro
4 Se NIC detectar outra transmissatildeo enquanto transmite aborta e envia sinal de congestionamento
5 Depois de abortar NIC entra em backoff exponencial apoacutes m colisotildees NIC escolhe K aleatoriamente dentre 012hellip2m-1 NIC espera
K 512 tempos de bit retorna agrave Etapa 2
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
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Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 51
CSMACD da Ethernet (mais)Sinal de congestionamento
cuide para que todos os outros transmissores saibam da colisatildeo 48 bits
Tempo de bit 01 micros para Ethernet de 10 Mbpspara K = 1023 tempo de espera cerca de 50 ms
Backoff exponencial Objetivo adaptar tentativas de
retransmissatildeo agrave carga estimada carga pesada espera
aleatoacuteria seraacute maior primeira colisatildeo escolha K a
partir de 01 atraso eacute K 512 tempos de transmissatildeo de bit
apoacutes segunda colisatildeo escolha K dentre 0123hellip
apoacutes dez colisotildees escolha K dentre 01234hellip1023
Vejainteraja com appletJava no site Web da AWLaltamente recomendado
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 52
Eficiecircncia do CSMACD
Tprop = atraso maacutex propag entre 2 noacutes na LAN ttrans = tempo para transmitir quadro de tamanho
maacuteximo
eficiecircncia vai para 1 quando tprop vai para 0 quando ttrans vai para infinito
melhor desempenho que ALOHA eacute simples barato descentralizado
transprop tteficiecircncia
51
1
+=
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Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
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Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 53
Padrotildees Ethernet 8023 camadas de enlace e fiacutesicamuitos padrotildees Ethernet diferentes protocolo MAC e formato de quadro comuns diferentes velocidades 2 Mbps 10 Mbps 100
Mbps 1Gbps 10G bps diferentes meios da camada fiacutesica fibra cabo
aplicaccedilatildeotransporte
redeenlacefiacutesica
protocolo MACe formato de quadro
100BASE-TX
100BASE-T4
100BASE-FX100BASE-T2
100BASE-SX 100BASE-BX
camada fiacutesica fibracamada fiacutesicacobre (par tranccedilado)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 54
Codificaccedilatildeo Manchester
usado no 10BaseT cada bit tem uma transiccedilatildeo permite que clocks nos noacutes emissor e receptor sejam
sincronizados entre si desnecessaacuterio para um clock centralizado global entre os noacutes
Ei isso eacute coisa da camada fiacutesica
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 55
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
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Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
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Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
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Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
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Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 56
Hubs
hellip repetidores da camada fiacutesica (ldquoburrosrdquo) todos os noacutes conectados ao hub podem colidir uns com os
outros sem buffering de quadros sem CSMACD no hub NICs do hospedeiro detectam
colisotildees bits chegando a um enlace saem em todos os outros enlaces
na mesma velocidade
par tranccedilado
hub
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 57
Comutador (switch) dispositivo da camada de enlace mais
inteligente que os hubs tecircm papel ativo armazenam e repassam quadros Ethernet examinam endereccedilo MAC do quadro que chega
repassam seletivamente o quadro para um ou mais enlaces de saiacuteda quando o quadro deve ser repassado no segmento usa CSMACD para acessar segmento
transparente hosps natildeo sabem da presenccedila de comutadores
plug-and-play autodidata comutadores natildeo precisam ser configurados
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 58
Comutador permite muacuteltiplas transmissotildees simultacircneas
hosps tecircm conexatildeo dedicada direta com comutador
comutadores mantecircm pacotes Protocolo Ethernet usado em
cada enlace de chegada mas sem colisotildees full duplex cada enlace eacute seu proacuteprio
domiacutenio de colisatildeo comutaccedilatildeo A-para-Arsquo e
B-para-Brsquo simultaneamente sem colisotildees natildeo eacute possiacutevel com hub burro
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com seis interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
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16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 59
Tabela de comutaccedilatildeo
P Como o comutador sabe que Arsquo se encontra na interface 4 Brsquo se encontra na interface 5
R Cada comutador tem uma tabela de comutaccedilatildeo cada entrada (endereccedilo MAC do noacute interface
para alcanccedilar noacute horaacuterio) parece com tab de roteamento P Como as entradas satildeo
criadas mantidas na tabela comutaccedilatildeo algo como um prot de roteamento
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
comutador com 6 interfaces(123456)
1 2 345
6
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 60
Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
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Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
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Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Comutador autodidata comutador descobre
quais noacutes podem ser alcanccedilados por quais interfaces quando quadro recebido
comutador ldquoaprenderdquo local do emissor segmento de LAN de chegada
registra par emissorlocal na tabela de comutaccedilatildeo
A
Arsquo
B
BrsquoC
Crsquo
1 23
45
6
A Arsquo
Source ADest Arsquo
end MAC interface TTL
A 1 60Tabela comutaccedilatildeo
(inicialmente vazia)
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Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
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Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 61
Switch filtragemrepasse de quadros
Quando quadro recebido
1 Registra enlace associado ao host emissor2 Indexa tabela de comutaccedilatildeo usando endereccedilo MAC de
destino3 if entrada encontrada para o destino
then if dest no segmento do qual o quadro chegou
then remove o quadro else repassa o quadro na interface indicada else inunda
repassa para todas as interfaces menos aquela em que o quadro chegou
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 62
Autoaprendizagem repasse exemplo
A
Arsquo
B
Brsquo
C
Crsquo
1 2
345
6
A Arsquo
Origem ADestino Arsquo
end MAC interface TTL
Tabela comutaccedilatildeo(inicialmente
vazia)
A 1 60
A ArsquoA Arsquo
destino do quadro desconhecido inunda
Arsquo A
local de destino A conhecido envio seletivo
Arsquo 4 60
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 63
Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Interconectando comutadores
comutadores podem ser conectados
A
B
P Enviando de A pG - como S1 sabe repassar quadro destinado a F por S4 e S3
R Autoaprendizagem (funciona da mesma forma que no caso do uacutenico comutador)
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
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Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
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Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 64
Multicomutaccedilatildeo comautoaprendizagemSuponha que C envie quadro para I I responde a C
P Mostre tabelas de comutaccedilatildeo e repasse de pacotes em S1 S2 S3 S4
A
B
S1
C D
E
FS2
S4
S3
HI
G
12
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 65
Rede institucional
agrave redeexterna
roteador
sub-rede IP
servidor correio
servidor Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 66
Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 67
VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 68
VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
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Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
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Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
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Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
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Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
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Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
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Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Comutadores versus roteadores ambos dispositivos de armazenamento e repasse
roteadores dispositivos da camada de rede (examinam cabeccedilalhos da camada de rede)
comutadores satildeo dispositivos da camada de enlace roteadores mantecircm tabelas de roteamento implementam
algoritmos de roteamento switches mantecircm tabelas de comutaccedilatildeo implementam filtragem
algoritmos de aprendizagem
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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VLANs motivaccedilatildeo
O que acontece se usuaacuterio da CC muda para EE
mas quer se conectar ao comutador CC
uacutenico domiacutenio de broadcast todo traacutefego de broadcast
da camada 2 (ARP DHCP) cruza a LAN inteira (questotildees de eficiecircncia seguranccedilaprivacidade)
cada comutador de niacutevel mais baixo tem apenas algumas portas em uso
Ciecircncia daComputaccedilatildeo Engenharia
EleacutetricaEngenharia da Computaccedilatildeo
O que haacute de errado nesta figura
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
1
82
7 9
1610
15
hellip
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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VLANs VLAN baseada em porta portas de comutador agrupadas (por software de gerenciamento de comutador) para que uacutenico comutador fiacutesico helliphellip
Comutador(es) admitindo capacidades de VLAN podem ser configurados para definir muacuteltiplas LANs virtuais por uacutenica infraestrutura de LAN fiacutesica
Virtual Local Area Network
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hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
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Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
hellip
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Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-16)
hellip opere como muacuteltiplos comutadores virtuais
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VLAN baseada em porta
1
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hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
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hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
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VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
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Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
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Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 69
VLAN baseada em porta
1
8
9
16102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
isolamento de traacutefego quadros depara portas 1-8 soacute podem alcanccedilar portas 1-8 tambeacutem podem definir VLAN com
base em endereccedilos MAC das extremidades em vez de porta do comutador
inclusatildeo dinacircmica portas podem ser atribuiacutedas dinamicamente entre VLANs
roteador
repasse entre VLANSfeito por roteamento (assim como em comutadores separados) na praacutetica fornecedores vendem uma
combinaccedilatildeo de comutador e roteador
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 70
VLANS spanning multiple switches
porta de tronco carrega quadros entre VLANS definidas sobre vaacuterios comutadores fiacutesicos quadros repassados dentro da VLAN entre comutadores natildeo
podem ser quadros 8021 comuns (devem ter informaccedilatildeo de VLAN ID)
protocolo 8021q inclui campos de cabeccedilalho adicionais para quadros repassados entre portas de tronco
1
8
9
102
7
hellip
Engenharia Eleacutetrica(VLAN portas 1-8)
Ciecircncia da Computaccedilatildeo(VLAN portas 9-15)
15
hellip
2
73
Portas 235 pertencem a EE VLANPortas 4678 pertencem a CS VLAN
5
4 6 816
1
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Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 71
Formato de quadro 8021Q VLAN
quadro 8021
quadro 8021Q
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 72
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 73
Controle de enlace de dadosponto a ponto
um remetente um destinataacuterio um enlace mais faacutecil que enlace de broadcast sem Media Access Control desnecessaacuterio endereccedilamento MAC expliacutecito p e enlace discado linha ISDN
protocolos DLC ponto a ponto populares PPP (Point-to-Point Protocol) HDLC High level Data Link Control (enlace de
dados era considerada ldquocamada altardquo na pilha de protocolos)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 74
Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Requisitos de projeto do PPP [RFC 1557] enquadramento de pacote encapsulamento de datagrama da
camada de rede no quadro da camada de enlace de dados transporta dados camada de rede de qualquer protocolo
da camada de rede (natildeo soacute IP) ao mesmo tempo capacidade de demultiplexar para cima
transparecircncia de bit deve transportar qualquer padratildeo de bits no campo de dados
detecccedilatildeo de erro (sem correccedilatildeo) vida da conexatildeo detectar sinalizar falha do enlace agrave camada
de rede negociaccedilatildeo de endereccedilo da camada de rede extremidades
podem descobrirconfigurar endereccedilo de rede umas da outras
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 75
Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 76
Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Natildeo requisitos do PPP
sem correccedilatildeorecuperaccedilatildeo de erro sem controle de fluxo entrega fora de ordem OK sem necessidade de suporte a enlaces multiponto
(p e protocolo de seleccedilatildeo)
Recuperaccedilatildeo de erro controle de fluxo reordenaccedilatildeo de dados todos relegados a camadas mais altas
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
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Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Quadro de dados PPP
flag delimitador (enquadramento) endereccedilo natildeo faz anda (soacute uma opccedilatildeo) controle natildeo faz nada no futuro possiacuteveis campos de controle
muacuteltiplo protocolo protocolo da camada superior ao qual o quadro eacute
entregue (p e PPP-LCP IP IPCP etc)
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informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
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padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 77
informaccedilatildeo dados da camada superior sendo transportados verificaccedilatildeo CRC para detecccedilatildeo de erro
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 78
Byte Stuffing
requisito de ldquotransparecircncia de dadosrdquo campo de dados deve poder incluir padratildeo de flag lt01111110gt P lt01111110gt recebido eacute dado ou eacute flag
remetente inclui (ldquoencherdquo) byte lt 01111110gt extra apoacutes cada byte de dados lt 01111110gt
destinataacuterio dois bytes 01111110 em sequecircncia descarta
primeiro byte continua recebimento de dados uacutenico 01111110 byte de flag
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
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ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 79
padratildeo debyte de flagnos dadosa enviar
padratildeo de byte de flagmais byte incluiacutedo nos dados transmitidos
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Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 80
Protocolo de controle de dados PPP
Antes de trocar dados da camada de rede pares do enlace de dados devem
configurar enlace PPP (tamanho de quadro maacuteximo autenticaccedilatildeo)
descobrirconfigurar informaccedilatildeo da camada de rede para IP transportar msgs do
IP Control Protocol (IPCP) (campo do protocolo 8021) para configurardescobrir endereccedilo IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
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Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
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Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 81
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 82
Virtualizaccedilatildeo de redes
Virtualizaccedilatildeo de recursos abstraccedilatildeo poderosa na engenharia de sistemas
exemplos da computaccedilatildeo memoacuteria virtual dispositivos virtuais maacutequinas virtuais p e java sist Op IBM VM dos anos 196070
camadas de abstraccedilotildees natildeo se preocupe com os detalhes da camada inferior apenas trate das camadas inferiores de forma abstrata
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A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
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ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 83
A Internet virtualizando redes
1974 muacuteltiplas redes desconectadas ARPAnet redes de dados-sobre-cabo rede de pacotes por sateacutelite (Aloha) rede de pacotes por raacutedio
hellip diferindo em convenccedilotildees de
endereccedilamento formatos de pacote recuperaccedilatildeo de erro roteamento
ARPAnet rede por sateacuteliteA Protocol for Packet Network Intercommunication V Cerf R Kahn IEEE Transactions on Communications maio de 1974 pp 637-648
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 84
ARPAnet rede por sateacutelite
gateway
camada de inter-rede (IP) endereccedilamento inter-rede
aparece como uacutenica entidade uniforme apesar da heterogeneidade da rede local subjacente
rede de redes
Gateway ldquoembute pacotes inter-rede no
formato de pacote local ou os extrairdquo
rota (no niacutevel de inter-rede) para proacuteximo gateway
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 85
Arquitetura de inter-rede de Cerf amp Kahn
O que eacute virtualizado duas camadas de endereccedilamento inter-rede e
rede local nova camada (IP) torna tudo homogecircneo na camada
da inter-rede tecnologia da rede local subjacente
cabo sateacutelite modem telefocircnico 56K hoje ATM MPLS
hellip ldquoinvisiacutevelrdquo na camada de inter-rede Parece com uma tecnologia da camada de enlace para IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 86
ATM e MPLS
ATM MPLS separam duas redes por conta proacutepria modelos de serviccedilo endereccedilamento roteamento
diferentes da Internet visto pela Internet como enlace loacutegico
conectando roteadores IP assim como enlace discado realmente faz parte da
rede separada (rede telefocircnica) ATM MPLS de interesse teacutecnico por si soacute
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 95
Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 87
Asynchronous Transfer Mode ATM Padratildeo das deacutecadas de 19902000 para alta
velocidade (155 Mbps a 622 Mbps e mais) arquitetura Broadband Integrated Service Digital Network
Objetivo transporte integrado de fim a fim de voz viacutedeo e dados atendendo requisitos de temporizaccedilatildeoQoS de
voz viacutedeo (contra modelo de melhor esforccedilo da Internet)
telefonia da ldquoproacutexima geraccedilatildeordquo raiacutezes teacutecnicas no mundo do telefone
comutaccedilatildeo de pacotes (pacotes de tamanho fixo chamados ldquoceacutelulasrdquo) usando circuitos virtuais
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 88
Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Multiprotocol Label Switching (MPLS) objetivo inicial agilizar o repasse do IP usando
roacutetulo de tamanho fixo (em vez de endereccedilo IP) para fazer o repasse ideias apanhadas da teacutecnicas de Virtual Circuit (VC) mas datagrama IP ainda manteacutem endereccedilo IP
cabeccedilalhoPPP ou Ethernet
cabec IP restante do quadro dacamada de enlace
cabec MPLS
roacutetulo Exp S TTL
20 3 1 5
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Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 89
Roteadores capazes de usarMPLS tambeacutem chamado roteador comutado por roacutetulo encaminha pacotes agrave interface de saiacuteda com base
apenas no valor do roacutetulo (natildeo inspeciona endereccedilo IP) tabela de repasse MPLS distintas das tabelas de repasse
do IP protocolo de sinalizaccedilatildeo necessaacuterio para configurar
repasse RSVP-TE repasse possiacutevel ao longo de caminhos que o IP sozinho natildeo
permitiria (p e roteamento especiacutefico da origem) usa MPLS para engenharia de traacutefego
deve coexistir com roteadores apenas IP
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Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 90
Tabelas de repasse MPLS
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Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 91
Camada de enlace
51 Introduccedilatildeo e serviccedilos
52 Detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erros
53 Protocolos de acesso muacuteltiplo
54 Endereccedilamento na camada de enlace
55 Ethernet
56 Comutadores de camada de enlace
57 PPP 58 Virtualizaccedilatildeo de
enlace MPLS 59 Um dia na vida de
uma solicitaccedilatildeo de paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 92
Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 93
Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 94
Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web viagem pela pilha de protocolos completa
aplicaccedilatildeo transporte rede enlace juntando tudo siacutentese
objetivo identificar analisar entender os protocolos (em todas as camadas) envolvidos no cenaacuterio aparentemente simples solicitar paacutegina WWW
cenaacuterio aluno conecta laptop agrave rede do campus solicitarecebe wwwgooglecom
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
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DHCP
DHCP
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DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Um dia na vida cenaacuterio
rede comcast68800013
rede da Google64233160019 64233169105
servidor Web
servidor DNS
rede da escola 68802024
navegador
paacutegina Web
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
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DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
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DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
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DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
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IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
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DHCP
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DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
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DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
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HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
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SYN
SYN
SYN
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SYN
SYN
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SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
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solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
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HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
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HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Um dia na vidahellip conectando agrave Internet
o laptop conectando precisa obter seu proacuteprio endereccedilo IP end do roteador do 1o salto e do servidor DNS use DHCP
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPDHCP
Solicitaccedilatildeo DHCP encapsulada no UDP encapsulada no IP encapsulada na Ethernet 8021
Quadro Ethernet enviado por broadcast (dest FFFFFFFFFFFF) na LAN recebido no roteador rodando servidor DHCP
Ethernet demultiplexado para IP demultiplexado UDP demultiplexado para DHCP
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
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ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
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DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
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HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
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de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Servidor DHCP formula ACK DHCP contendo endereccedilo IP do cliente IP do roteador no 1o salto para cliente nome amp endereccedilo IP do servidor DNS
roteador(roda DHCP)
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCPUDP
IPEthernetFiacutesica
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
DHCP
Encapsulamento no servidor DHCP quadro repassado (aprendizagem do comutador) atraveacutes da LAN demultiplexando no cliente
Cliente agora tem endereccedilo IP sabe nome e endereccedilo do servidor DNS endereccedilo IP do seu roteador no
primeiro salto
Cliente DHCP recebe resposta ACK do DHCP
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Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
EthernetFiacutesica
ARP
ARP
resp ARP
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
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SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
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Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 96
Um dia na vidahellip ARP (antes do DNS antes do HTTP)
Antes de enviar solicitaccedilatildeo HTTP precisa de endereccedilo IP de wwwgooglecom DNSDNS
UDPIP
EthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS Consulta DNS criada encap no UDP
no IP na Ethernet Para enviar quadro ao roteador precisa de endereccedilo MAC da interface do roteador ARP
Broadcast da consulta ARP recebido pelo roteador que responde com resposta ARP dando endereccedilo MAC da interface do roteador
cliente agora sabe endereccedilo MAC do roteador no 1o salto e agora pode enviar quadro contendo consulta DNS
cons ARP
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ARP
ARP
resp ARP
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Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
DNS
Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
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SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 97
Um dia na vidahellip usando DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
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Datagrama IP contendo consulta DNS repassada via comutador da LAN do cliente ao roteador do 1o salto
Datagrama IP repassado da rede do campus para rede comcast roteado (tabelas criadas por RIP OSPF IS-IS eou protocolos de roteamento BGP) ao servidor DNS
demultiplexado ao servidor DNS Servidor DNS responde ao cliente com
endereccedilo IP de wwwgooglecom
rede comcast68800013
servidor DNS
DNSUDP
IPEthernetFiacutesica
DNS
DNS
DNS
DNS
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 98
Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 99
Um dia na viahellip solicitaccedilatildeoresposta HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
solicitaccedilatildeo HTTP enviada ao socket TCP
datagrama IP contendo solicitaccedilatildeo HTTP roteado para wwwgooglecom
datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
HTTP
paacutegina Web finalmente () exibida
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 100
Capiacutetulo 5 Resumo princiacutepios por traacutes dos serviccedilos da camada de enlace
de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
copy 2010 Pearson Prentice Hall Todos os direitos reservadosslide 101
Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
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Um dia na vidahellip conexatildeo TCP transportando HTTP
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
HTTP
para enviar solicitaccedilatildeo HTTP cliente primeiro abre socket TCP com servidor Web
segmento SYN TCP (etapa 1 na apresentaccedilatildeo de 3 vias) roteado interdomiacutenio com servidor Web
Conexatildeo TCP estabelecida64233169105
servidor Web
SYN
SYN
SYN
SYN
TCPIP
EthernetFiacutesica
SYN
SYN
SYN
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
SYNACK
servidor Web responde com SYNACK TCP (etapa 2 na apresentaccedilatildeo de 3 vias)
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datagrama IP contendo resposta HTTP roteada de volta ao cliente64233169105
servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
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HTTPHTTP
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HTTP
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HTTP
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paacutegina Web finalmente () exibida
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de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
siacutentese um dia na vida de uma solicitaccedilatildeo Web
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
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servidor Web
HTTPTCPIP
EthernetFiacutesica
servidor Web responde com resposta HTTP (contendo paacutegina Web)
HTTP
HTTP
HTTPHTTP
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HTTP
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HTTP
HTTP
HTTP
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instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
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de dados detecccedilatildeo e correccedilatildeo de erro compartilhamento de canal de broadcast acesso muacuteltiplo endereccedilamento da camada de enlace
instanciaccedilatildeo e implementaccedilatildeo de vaacuterias tecnologias da camada de enlace Ethernet LANS VLANs comutadas PPP redes virtualizadas como camada de enlace MPLS
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camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
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Capiacutetulo 5 vamos fazeruma pausa viagem pela pilha de protocolos completa (exceto a
camada fiacutesica) conhecimento soacutelido dos princiacutepios de rede e da
praacutetica hellip poderiacuteamos parar aquihellip mas haacute muitos toacutepicos
interessantes redes sem fio multimiacutedia seguranccedila gerenciamento de rede
