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Redes de Computadores
Redes TCP/IP
Fundamentos
• Atualmente é a pilha de protocolos mais usada em redes locais:– Devido a popularização da Internet;– Foi criado para ser utilizado na Internet.
• Possui arquitetura aberta e qualquer fabricante pode adotar a própria versão do TCP/IP;
• IP --> protocolo de rede• TCP-->protocolo de transporte
Endereçamento IP
• IP --> protocolo roteável que foi criado pensando na interligação de diversas redes;
• Utiliza um esquema de endereçamento lógico chamado endereçamento IP;
• Em uma rede TCP/IP cada dispositivo conectado em rede necessita usar pelo menos um endereço IP;
• Esse endereço permite identificar o dispositivo e a rede a qual ele pertence;
Interligação de Redes (1)
Rede 1 Rede 2 Rede 3Roteador 1 Roteador 2
• Quando um computador da rede 1 quer enviar um dado para um computador da rede 2, ele envia o pacote de dados ao roteador 1, que fica responsável por encaminhar esse pacote ao computador de destino;
• No caso que um computador da rede 1 quer enviar um pacote para um computador da rede 3, ele envia o pacote de dados ao roteador 1, que então repassará esse pacote diretamente ao roteador 2, que então se encarregará de entregar esse pacote ao computador de destino na rede 3;
Interligação de Redes (2)
Campos do Endereço IP
Identificação da Rede Identificação da máquina
• O endereço IP é um número de 32 bits, representado em decimal em forma de 4 números de 8 bits, separados por um ponto, no formato a.b.c.d;
• Teoricamente, uma rede TCP/IP pode ter até 4.294.967.296 (ou 2564);
• Divisão em classes de endereços;
Classes de IP (1)
• Classe A --> o primeiro número identifica a rede, os demais três números indicam a máquina.
• Classe B --> os dois primeiros números identificam a rede, os dois demais identificam a máquina.
• Classe C --> Os três primeiros números identificam a rede, o último número indica a máquina.
• A escolha do tipo de classe de endereçamento (A, B ou C) é feita com base no tamanho da sua rede;
• A maioria das redes locais utilizam endereços classe C;
• Endereços especiais, reservados para redes privadas:
– Classe A:10.0.0.0 a 10.255.255.255
– Classe B:172.16.0.0 a 172.31.255.255
– Classe C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255
Classes de IP (2)
Exemplo de uma Rede TCP/IP
192.168.0.2 192.168.0.4
192.168.0.1 192.168.0.3 192.168.0.5
Exemplo de uma Rede TCP/IP conectada a Internet (1)
200.123.123.2 200.123.123.4
200.123.123.1 200.123.123.3 200.123.123.5
Roteador
200.123.123.6
200.321.321.1Rede 2 - 200.321.321.0
Exemplo de uma Rede TCP/IP conectada a Internet (2)
• Todos os endereços das estações são endereços válidos na internet;
• Uma outra solução é utilizar o esquema da tradução:– Tradução estática - Um certo endereço privado é
sempre convertido em um mesmo endereço público;– Tradução dinâmica - Geralmente utilizada por
clientes, onde nem sempre o endereço privado utiliza o mesmo endereço público. Muito comum se utilizar o protocolo DHCP.
Máscara da Rede (1)
• Também chamada de subnet mask; • A máscara é formada por 32 bits no mesmo
formato que o endereçamento IP;• Cada bit 1 da máscara informa a parte do
endereço IP que é usada para o endereçamento da rede;
• Cada bit 0 informa a parte do endereço IP que é usada para o endereçamento das máquinas.
Máscara da Rede (2)
• Classe A : 255.0.0.0• Classe B:255.255.0.0• Classe C:255.255.255.0• O número 255 eqüivale a um grupo de 8 bits (1
byte)com todos os seus bits 1.• Pode ser utilizada uma máscara fora dos seus
valores padrões --> Quando há necessidade de segmentação da rede.
Exemplo de Rede Segmentada (1)
• Rede Local:
– 200.123.123.1 a 200.123.123.31 -->Máquinas
– 255.255.255.224 --> Máscara
• Rede 1:
– 200.123.123.32 a 200.123.123.63 -->Máquinas
– 255.255.255.224 --> Máscara
Exemplo de Rede Segmentada (2)
• Rede 2:
– 200.123.123.64 a 200.123.123.127 -->Máquinas
– 255.255.255.192 --> Máscara
• Rede 3:
– 200.123.123.128 a 200.123.123.254 -->Máquinas
– 255.255.255.128 --> Máscara
Exemplo de Rede Segmentada (3)
Internet
Rede 3
Rede 2
Roteador A200.123.123.1
Roteador D 200.123.123.4
Roteador C200.18.123.3
Roteador B200.123.123.2
Rede 1
Rede Local
Exemplo de Rede Segmentada (4)
• Da maneira que está feita a configuração da figura anterior, um pacote destinado ao endereço 200.123.123.200:– Será recusado pelos roteadores B e C, mas aceito
pelo roteador D, que irá transmiti-lo para rede 3;
– Se a máscara da rede não fosse usada, os roteadores B e C enviariam esse pacote desnecessariamente para as redes 1 e 2 congestionando essas redes sem necessidade;
ARP (1)
• Address Resolution Protocol;
• O endereço IP é um endereço lógico (virtual), sendo assim como ele poderá ser convertido para endereços MAC?
• Protocolo responsável por fazer a conversão entre os endereços IPs e os endereços MAC da rede;
• ARP funciona mandando primeiramente uma mensagem de broadcast para a rede perguntando, a toas as máquinas, qual responde pelo endereço IP a qual pretende-se enviar um pacote.
ARP (2)
• Assim, a máquina que corresponde a tal endereço responde, identificando-se e informando o seu endereço MAC para que a transmissão de dados entre as máquinas possa ser estabelecida;
• Para não ocupar a rede muitas vezes com broadcasts, o transmissor armazena os endereços IPS recentemente acessados e seus endereços MAC correspondentes em uma tabela na memória.
IP (1)
• Internet Protocol;
• Na camada IP (rede) os dados são empacotados em datagramas;
• Na camada física, os datagramas serão empacotados em quadros;
• Protocolo não orientado a conexão --> Não verifica se o datagrama chegou ou não ao destino;
• Função principal: roteamento
IP (2)
• A função de roteamento é desempenhada com o auxilio dos roteadores de rede, que escolhem os caminhos mas rápidos entre a origem e o destino, já que em redes grandes há inúmeros caminhos que um pacote pode tomar para chegar ao seu destino;
Cabeçalho (20 ou 24 bytes) Dados (65.511 ou 65.515)
Campos do Datagrama IP
• Versão --> atualmente está na versão 4;
• Tamanho do cabeçalho;
• Tipo de serviço;
• Tamanho total;
• Flags;
• TTL (tempo de vida);
• Checksum do cabeçalho;
• Endereço IP da origem e do destino;
• Dados.
ICMP (1)
• Protocolo de controle de mensagens na Internet;• É somente um mecanismo usado para informar a
máquina transmissora da ocorrência de um erro com o datagrama enviado, através de mensagens enviadas pelos roteadores da rede;
• Ele não se preocupa em corrigir o erro nem tampouco em verificar a integridade dos datagramas;
• A mensagem ICMP é transmitida usando um datagrama IP.
ICMP (2)
• Apesar do ICMP ser encapsulado em um datagrama IP, não é considerado um protocolo de alto nível (como TCP ou UDP)
Cabeçalho do quadro Área de dados do quadro
Datagrama IP
Mensagem ICMP
DHCP
DHCP
O Dynamic Host Configuration Protocol é derivado do Protocolo "Standard Bootstrap" (BOOTP - RFCs 951 e 1084) que o concedeu a tarefa de prover endereços de IP Dinâmicos (como também para estações de trabalho que não possui disco de boot).
DHCP
Como você pode notar isso facilita a vida do administrador de rede pois ele pode configurar toda sua rede TCP/IP de forma centralizada no servidor de DHCP. Sempre que um novo host entra no segmento da rede, ele é servido pôr este servidor
DHCP
DHCP
Para que os endereços não se percam (caso um cliente se conecte só uma vez), os administradores de rede definem um tempo limite para o endereço alugado. Quando chega a metade desse tempo, o cliente solicita uma renovação e o servidor de DHCP estende o aluguel
DHCP
Se novamente o cliente não obtém resposta o último pedido será feio quando encerrar o tempo limite do aluguel. Nesse caso se não houver resposta o cliente pode se autoconfigurar com a faixa definida pelo APIPA (169.254.x.y) onde x e y são números aleatórios (x = 0 - e 255, y = 1 - 254)
DHCP
Os protocolos BOOTP e DHCP usam broadcast para executar seu trabalho. Roteadores normalmente não repassam broadcast de uma interface para outra; então, um Relay Agent deve ser usado para passar a comunicação de um segmento para outro
DHCP
DHCP Scopes O Escopo DHCP é um agrupamento administrativo que identifica a faixa de possíveis endereços IP para todos os clientes DHCP em uma sub-rede física. Ele define uma sub-rede lógica para o qual os serviços de DHCP serão oferecidos e também permite ao servidor identificar parâmetros de configuração que serão dados a todos os clientes de DHCP na sub-rede
DHCP
Address Pools Uma vez definido o Escopo DHCP e a faixa de exclusão, a faixa de endereços restante é chamada de "available address pool" dentro do Escopo DHCP. Esses endereços agrupados podem então ser servidos de forma dinâmica aos clientes de DHCP na sub-rede.
DHCP
Address Pools Uma vez definido o Escopo DHCP e a faixa de exclusão, a faixa de endereços restante é chamada de "available address pool" dentro do Escopo DHCP. Esses endereços agrupados podem então ser servidos de forma dinâmica aos clientes de DHCP na sub-rede.
DHCP
Exclusion Ranges Uma faixa de exclusão é um grupo de endereços IP dentro de um Escopo DHCP que estarão excluídos de dentro da faixa de endereços oferecidos pelo Escopo DHCP.
DHCP
Reservations Reservas permitem o aluguel de endereços permanentes pelo servidor de DHCP. Elas asseguram que um dispositivo de hardware especificado na sub-rede sempre receba o mesmo endereço de IP.
DHCP
Leases Um aluguel é a duração de tempo que um servidor de DHCP especifica que um computador cliente pode usar um endereço IP.
EXERCÍCIOS
1. Crie uma rede classe A com 3 computares
2. Crie uma rede classe B com 2 computadores
3. Interligue essas redes por um roteador
4. Crie uma rede com computadores classe C
5. Interligue as 3 redes resultantes com 2 roteadores