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

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