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A Camada de Rede da arquitectura TCP/IP
O Protocolo IP (Internet Protocol)O Protocolo ARP (Adress Resolution Protocol)O Protocolo RARP (Reverse Address Resolution Protocol)O Protocolo ICMP (Internet Control Message Protocol)O protocolo IGMP (Internet Group Management Protocol)Dynamic IP e Mobile IP
Redes de Comunicações
1Informática de Gestão ESTiG/IPB
2
A camada de Rede da Arquitectura TCP/IPRedes de Comunicações
2Informática de Gestão ESTiG/IPB
2
3
Protocolo IP
● O Protocolo IP (Internet Protocol) é um Standard Internet, com especificações nos RFC's 791, 950, 919 e 922, e actualizações no RFC 1349
● O IP esconde aos níveis superiores os detalhes de ligação física da rede, criando a
ilusão de uma rede virtual única
● Protocolo de transmissão de pacotes:
●não orientado à conexão (connectionless - CL),
●não fiável
●e que aplica o princípio do best-effort (melhor esforço)
Redes de Comunicações
3Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP
● Princípio do best-effort (melhor esforço) no protocolo IP significa:
●aplicar igual tratamento aos pacotes que a rede lhe confia
●tentar efectuar o seu encaminhamento até ao destino, com base no melhor
aproveitamento possível dos recursos disponíveis no momento
●que os pacotes enviados pelo IP podem ser perdidos, recebidos fora de ordem,
ou eventualmente duplicados, sem que este se preocupe
●é problema dos protocolos dos níveis superiores resolver essas situações
Redes de Comunicações
4Informática de Gestão ESTiG/IPB
3
Protocolo IPRedes de Comunicações
5Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – O Datagrama IP
● Datagrama IP:
●é a unidade de transferência de pacotes de dados em redes TCP/IP
●é constituído por um cabeçalho, com informação relevante para o IP, e por
dados, que são apenas relevantes para os protocolos de nível superior
Redes de Comunicações
6Informática de Gestão ESTiG/IPB
4
Protocolo IP – O Datagrama IP
● O protocolo IP pode efectuar:
● fragmentação de Datagramas: divisão de um pacote em pacotes mais pequenos
● e re-assemblagem: processo inverso à fragmentação
● O tamanho máximo de um datagrama IP: 65.525 bytes
●Todos os hosts TCP/IP têm de suportar datagramas até ao tamanho de 576 bytes, sem fragmentação
● Fragmentos de um datagrama também possuem um cabeçalho, sendo na prática uma cópia do cabeçalho do datagrama original, ao qual se seguem os dados
● Se um dos fragmentos se perde, o datagrama completo é considerado perdido, já que o IP não fornece nenhum mecanismo de confirmação
Redes de Comunicações
7Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Formato do Datagrama IPRedes de Comunicações
8Informática de Gestão ESTiG/IPB
5
Protocolo IP – Endereçamento
● Endereço IP: inteiro de 32 bits, que identifica univocamente um interface de rede, em ambiente TCP/IP
● Habitualmente é representado no formato de notação decimal pontuada:
●agrupam-se os 32 bits em conjuntos de 8 (formando 4 bytes) e representa-se
assim o equivalente decimal de cada um dos bytes, concatenados pelo sinal
ponto final "."
● O endereço IP divide-se tipicamente em duas componentes:
●Número de Rede: parte administrada centralmente pelo InterNIC (Internet
Network Information Center) e tem de ser única em toda a Internet
●Número de Host: identifica os hosts numa dada rede
Redes de Comunicações
9Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Endereçamento
● Exemplo de endereços IP:
Redes de Comunicações
10Informática de Gestão ESTiG/IPB
6
Protocolo IP – Endereçamento
● Divisão em Classes: os primeiros bits do endereço IP especificam como é que o resto do endereço deve ser separado na parte da rede e na parte do host
Redes de Comunicações
11Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Classes de endereçosRedes de Comunicações
12Informática de Gestão ESTiG/IPB
256-282097152-221C
65536-21616384-214B
16777216-224128-27A
Nº máximo de hosts por rede
Nº bits no sufixo
Nº máximo de redes
Nº bits prefixoClasse
256-282097152-221C
65536-21616384-214B
16777216-224128-27A
Nº máximo de hosts por rede
Nº bits no sufixo
Nº máximo de redes
Nº bits prefixoClasse
• O endereço 0.0.0.0 só é usado
pelos hosts quando estão a ser
iniciados
• A rede 127.0.0.0 é a rede
loopback. Os endereços desta
rede são atribuídos a interfaces
que processam dados dentro do
sistema local, sem nunca aceder
a uma rede física
7
Protocolo IP – EndereçamentoRedes de Comunicações
13Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Endereços IP especiaisRedes de Comunicações
14Informática de Gestão ESTiG/IPB
● Nem todos os endereços possíveis podem ser atribuídos a interfaces de hosts
– Exemplo: consideremos o endereço 192.35.246.10
O endereço de Broadcast directo permite comunicar simultaneamente
com todas as estações da rede
8
Protocolo IP – Máscara de Rede
● Máscara de Rede (subnet mask): número de 32 bits, normalmente também representado em notação decimal pontuada, que permite dividir uma rede em duas ou mais sub-redes IP
●os bits zero (0) na máscara de rede correspondem a bits no endereço IP que
identificam a parte host number
●os bits um (1) na máscara de rede identificam os bits no endereço IP que
identificam a parte da rede
Redes de Comunicações
15Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Máscara de RedeRedes de Comunicações
16Informática de Gestão ESTiG/IPB
9
Protocolo IP – Sub-Redes IP
● Com o crescimento explosivo da Internet, o princípio de definição/divisão dos endereços IP tem-se mostrado relativamente ineficiente, para permitir pequenas alterações nas configurações locais das redes
● por forma a permitir a atribuição de mais endereços IP nestes casos, introduziu-se o
conceito de Sub-Rede
● Esta definição pode ser apenas local, aparecendo para o exterior como uma única
rede IP
●A parte host number do endereço IP é sub-dividida em:
●subnet number
●host number
Redes de Comunicações
17Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Máscara de RedeRedes de Comunicações
18Informática de Gestão ESTiG/IPB
10
Protocolo IP – Máscara de RedeRedes de Comunicações
19Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Subnetting de uma Classe CRedes de Comunicações
20Informática de Gestão ESTiG/IPB
11
Protocolo IP – Subnetting de uma Classe CRedes de Comunicações
21Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Diferentes subnettings de uma Classe CRedes de Comunicações
22Informática de Gestão ESTiG/IPB
12
Protocolo IP – Exemplos de Sub-redes
● Rede de Classe B 121.98.0.0
●Endereço: 121.98.0.0
01111001.01100010.00000000.00000000
●Máscara de Rede: 255.255.0.0
11111111.11111111.00000000.00000000
●Divisão em 2 sub-redes:
●1ª sub-rede: 121.98.0.0
01111001.01100010.00000000.00000000
●Máscara de Rede: 255.255.128.0 11111111.11111111.10000000.00000000
●2ª sub-rede: 121.98.128.0 01111001.01100010.10000000.00000000
●Máscara de Rede: 255.255.128.0 11111111.11111111.10000000.00000000
Redes de Comunicações
23Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Exercício
• Dividir a rede 200.17.30.0 em sub-redes com 32 endereços
1. Qual a máscara a aplicar?
2. Quantas sub-redes obtém?
3. Quais são?
4. Qual o endereço de broadcast de cada uma delas?
Redes de Comunicações
24Informática de Gestão ESTiG/IPB
13
Protocolo IP – Tipos de Subnetting
● Subnetting Estático:
●todas as sub-redes utilizam a mesma máscara de rede
●é um método simples de implementar e fácil de manter, no entanto implica o
desperdício de espaço de endereçamento para pequenas redes
●por exemplo, uma rede de quatro hosts que utiliza uma máscara de rede
255.255.255.0 desperdiça 250 endereços IP
●todos os hosts e routers suportam este tipo de subnetting
Redes de Comunicações
25Informática de Gestão ESTiG/IPB
26Nuno Rodrigues [email protected]/IPB
Protocolo IP – Tipos de Subnetting
● Subnetting Variável – VLSM (Variable Length Subnet Mask):
●com subnetting variável, as sub-redes de uma rede maior podem ter diferentes
máscaras, logo diferentes dimensões
●permite adequar a dimensão das sub-redes às reais necessidades, sem muitos
desperdícios de endereços IP
Redes de Comunicações
26Informática de Gestão ESTiG/IPB
14
27Nuno Rodrigues [email protected]/IPB
Protocolo IP – VLSMRedes de Comunicações
27Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Exemplo de VLSM
● Classe C 193.136.195.0 (254 endereços, com máscara 255.255.255.0)
● Necessário dividir esta rede em cinco redes diferentes:
●1ª rede: 50 hosts
●2ª rede: 50 hosts
●3ª rede: 50 hosts
●4ª rede: 30 hosts
●5ª rede: 30 hosts
Redes de Comunicações
28Informática de Gestão ESTiG/IPB
15
Protocolo IP – Exemplo de VLSM
● Utilizando Subnetting estático não se resolveria este problema, já que poderíamos dividir a Classe C em 4 sub-redes de 64 hosts cada (máscara de rede 255.255.255.192) ou em 8 sub-redes de 32 hosts cada (máscara de rede 255.255.255.224)
● para poder dividir a rede em 5 sub-redes teremos de utilizar máscaras diferentes em
algumas delas
● usando a máscara 255.255.255.192, dividimos a rede em 4 sub-redes de 64
endereços cada. Após esta divisão, a última sub-rede pode ainda ser dividida em duas
sub-redes com 32 hosts cada, usando a máscara 255.255.255.224
● ficamos então com 3 sub-redes de 64 endereços cada e com 2 sub-redes com 32
endereços cada, o que responde aos requisitos iniciais da organização
Redes de Comunicações
29Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Encaminhamento IP
● Encaminhamento IP: Função que permite encaminhar os datagramas IP entre a origem e o destino, através dos sistemas intermédios do nível de rede (encaminhadores)
● um encaminhador é um host que tem capacidade de interligar diferentes redes
físicas, ao nível da camada de rede
Redes de Comunicações
30Informática de Gestão ESTiG/IPB
16
Protocolo IP – Encaminhamento IP
● Tipos básicos de encaminhadores:
● encaminhadores com informação parcial de encaminhamento. Um host
deste tipo possui informações sobre quatro tipos de destinos:
●hosts que estão directamente ligados a uma das mesmas redes físicas a
que o encaminhador se encontra ligado
●hosts ou redes para os/as quais o encaminhador tem definições de rotas
esplícitas
●hosts ou redes para os/as quais o encaminhador recebeu uma
mensagem ICMP de redirect
●rota por defeito para todos os outros destinos
Redes de Comunicações
31Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Encaminhamento IP
● Tipos básicos de encaminhadores (cont.):
●encaminhadores com capacidade de implementar protocolos de
encaminhamento:
●estes encaminhadores são essenciais para o funcionamento actual da
Internet, nomeadamente ao nível dos seus pontos mais centrais, devido à
enorme quantidade de informação que é necessário trocar
●utilizam protocolos de encaminhamento que permitem descoberta
automática de rotas e partilha da informação de encaminhamento com
outros encaminhadores
Redes de Comunicações
32Informática de Gestão ESTiG/IPB
17
Protocolo IP – Encaminhamento IP
● Tipos de encaminhamento:
●directo: se o host de destino está ligado na mesma rede do host de origem, um
datagrama IP pode ser enviado directamente, encapsulando-o numa trama da
rede física
● indirecto: ocorre quando o host de destino não se encontra ligado na mesma
rede do host de origem
Redes de Comunicações
33Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Encaminhamento IP
● Rotas directas: obtidas a partir da lista dos interfaces de rede locais disponíveis, sendo obtidas automaticamente, na inicialização do host
● Rotas indirectas: têm de ser configuradas nos hosts
● cada host mantém um conjunto de mapeamentos:
●Rede IP de Destino <-> Rota para o Próximo Gateway <-> Interface a Utilizar
Redes de Comunicações
34Informática de Gestão ESTiG/IPB
18
Protocolo IP – Encaminhamento IPRedes de Comunicações
35Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Tabelas de Encaminhamento
● Tabela de Encaminhamento IP: armazena os mapeamentos referidos, correspondentes a três tipos de informações:
●rotas directas, para as redes onde o host está directamente ligado
●rotas indirectas, para rotas acessíveis através de um ou mais Gateways
●a rota por defeito, que contém um caminho a ser usado no caso da rede de
destino não se enquadrar em nenhuma das rotas anteriores
Redes de Comunicações
36Informática de Gestão ESTiG/IPB
19
Protocolo IP – Tabela de EncaminhamentoRedes de Comunicações
37Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Algoritmo de Encaminhamento
Algoritmo genérico de Encaminhamento
Redes de Comunicações
38Informática de Gestão ESTiG/IPB
20
Protocolo IP – Algoritmo de Encaminhamento
Algoritmo de Encaminhamento com sub-redes
Redes de Comunicações
39Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Exaustão do Espaço de Endereçamento
● Crescimento exponencial da Internet durante a década de 1990 originou:
●grande crescimento das tabelas de encaminhamento e do tráfego de
encaminhamento trocado pelos encaminhadores, originado pelo enorme
incremento no número de redes ligadas à Internet
●esgotamento progressivo do espaço de endereçamento IP
Redes de Comunicações
40Informática de Gestão ESTiG/IPB
21
Protocolo IP – Endereçamento IP Privado
● RFC 1918 - Address Allocation for Private Networks: define um conjunto de gamas de endereços que não podem ser utilizados para ligação de hosts directamente à Internet, ficando assim disponíveis para utilização em organizações que pretendem interligar apenas internamente computadores usando TCP/IP:
●1 Rede de Classe A: 10
●16 redes contínuas de classe B: 172.16 até 172.31
●256 redes contínuas de classe C: 192.168.0 até 192.168.255
Redes de Comunicações
41Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – CIDR
● CIDR - Classless Inter-Domain Routing (também conhecido por SuperNetting):
●documentado nos RFC’s 1517, 1518, 1519 e 1520
●mecanismo desenvolvido para:
●permitir a redução do tamanho das tabelas de encaminhamento IP
●permitir uma gestão mais eficiente do espaço de endereçamento IP,
evitando o seu desperdício desnecessário
Redes de Comunicações
42Informática de Gestão ESTiG/IPB
22
43
Protocolo IP – CIDR
● CIDR - funcionalidades:
●Eliminação do conceito tradicional das redes de endereçamento de
Classe A, B e C
●Suporte à agregação de rotas, onde uma única entrada numa tabela de
encaminhamento pode representar o espaço de endereçamento que antes
correspondia a centenas ou milhares de rotas tradicionais, baseadas em
classes
Redes de Comunicações
43Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – CIDR
● Eliminação do conceito tradicional de Classes de Endereçamento:
●conceito de ”network-prefix” (prefixo de rede)
●Prefixo usado para determinar o ponto de separação entre as partes network
number e host number, ao invés dos três primeiros bits do endereço IP,
●Resultado: é suportada a utilização de redes com tamanho arbitrário
●O prefixo especifica o número de bits contíguos mais à esquerda, no endereço
IP, pertencentes à parte da rede, numa tabela de encaminhamento
●Exemplo: rede com 20 bits de network-number e 12 bits de host-number vai ser
anunciada com um prefixo de 20 bits (/20). Assim, o endereço IP anunciado com
prefixo /20 pode ser oriundo, de forma transparente, de uma Classe A, B ou C
Redes de Comunicações
44Informática de Gestão ESTiG/IPB
23
Protocolo IP – CIDR
Exemplo de blocos de endereçamento CIDR
Redes de Comunicações
45Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – CIDR
Exemplo de endereçamento usando CIDR
Exemplo de endereçamento baseado em classes
Redes de Comunicações
46Informática de Gestão ESTiG/IPB
24
Protocolo IP – CIDR
● Redução das Tabelas de Encaminhamento, através da agregação de rotas
Redes de Comunicações
47Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo IP – Métodos de ComunicaçãoRedes de Comunicações
48Informática de Gestão ESTiG/IPB
25
O Protocolo ARP
● Identificação ao nível de ligação de dados: endereço do hardware de rede (no caso das redes Ethernet, essa identificação é fornecida pelo endereço MAC)
● Em redes TCP/IP (p.e. Internet), a identificação dos hosts é efectuada no nível de
rede, pelo protocolo IP, através do endereço IP
● Protocolo ARP - Address Resolution Protocol: faz o mapeamento entre o
endereçamento de mais alto nível (Endereço IP) e os endereços físicos dos interfaces
de rede dos hosts
● Cache ARP: tabela de mapeamento entre os dois endereços (IP e MAC)
Redes de Comunicações
49Informática de Gestão ESTiG/IPB
O Protocolo ARP
● Quando um endereço não existe na cache ARP, é enviado um broadcast para a rede, com um formato específico, designado por ARP request
● Se um dos hosts na rede
reconhecer o seu endereço
IP no pedido, envia um ARP
reply para o host que originou
o broadcast
Redes de Comunicações
50Informática de Gestão ESTiG/IPB
26
O Protocolo ARP – Modo de OperaçãoRedes de Comunicações
51Informática de Gestão ESTiG/IPB
O Protocolo ARP – ARP CacheRedes de Comunicações
52Informática de Gestão ESTiG/IPB
27
O Protocolo ARP – Pacote ARPRedes de Comunicações
53Informática de Gestão ESTiG/IPB
O Protocolo ARP – Proxy ARPRedes de Comunicações
54Informática de Gestão ESTiG/IPB
28
O Protocolo RARP
● Alguns hosts, (p.e. estações diskless) não conhecem o seu próprio endereço IP, quando arrancam
● Protocolo RARP – Reverse Address Resolution Protocol: mecanismo semelhante
ao descrito no Protocolo ARP, sendo usado para obtenção do endereço IP a partir do
conhecimento do endereço físico
● Necessário um Servidor RARP na rede, que tem por função manter uma base de
dados com os mapeamentos entre os endereços físicos e os endereços de nível
superior atribuídos (p.e. endereços IP)
Redes de Comunicações
55Informática de Gestão ESTiG/IPB
O Protocolo RARP - OperaçãoRedes de Comunicações
56Informática de Gestão ESTiG/IPB
29
O Protocolo RARP
● O RARP utiliza um pacote com o mesmo formato que o protocolo ARP
●A principal diferença está no campo operation code, que em vez de tomar os valores
1 (ARP request) ou 2 (ARP reply), passa a tomar os valores 3 (RARP request) ou 4
(RARP reply)
Redes de Comunicações
57Informática de Gestão ESTiG/IPB
O Protocolo ICMP
● Protocolo ICMP - Internet Control Message Protocol (RFC 792 e RFC 950): usado para reportar situações relacionadas com o funcionamento de uma rede IP
● Principais características:
●utiliza o IP, como se tratasse de um protocolo de nível superior, encapsulando
as suas mensagens em datagramas IP
●é usado para reportar erros, não para tornar o IP fiável
●A fiabilidade na transmissão de datagramas deve ser fornecida por protocolos
de nível superior
●reporta erros de datagramas IP, com a excepção de erros nas próprias
mensagens ICMP
Redes de Comunicações
58Informática de Gestão ESTiG/IPB
30
O Protocolo ICMP
● Principais características (cont.):
●em datagramas fragmentados, são enviadas mensagens ICMP relativas a
erros apenas no fragmento zero
●nunca são enviadas mensagens ICMP em resposta a datagramas cujo destino
eram endereços IP de broadcast ou de multicast
●da mesma forma, nunca são enviadas respostas ICMP a datagramas cujo
endereço de origem é nulo, de loopback, broadcast ou multicast
Redes de Comunicações
59Informática de Gestão ESTiG/IPB
O Protocolo ICMP – Mensagens ICMP
●As mensagens ICMP são enviadas em datagramas IP, onde o campo Protocol, do cabeçalho, toma o valor um (1)
Redes de Comunicações
60Informática de Gestão ESTiG/IPB
31
O Protocolo ICMP – Mensagens ICMP
● Principais mensagens ICMP:
●Echo (8) e Echo Reply (0): a mensagem Echo é usada para detectar se um host
está activo na rede
●Destination Unreachable (3):
●se esta mensagem é recebida de um encaminhador, significa que este
não consegue atingir o endereço IP de destino
●se a mensagem é recebida de um host de destino, significa que o
protocolo especificado no campo Protocol number do datagrama original
não está activo, ou a porta especificada não está activa
Redes de Comunicações
61Informática de Gestão ESTiG/IPB
O Protocolo ICMP – Mensagens ICMP
● Principais mensagens ICMP (cont.):
●Source Quench (4):
●se esta mensagem é recebida de um encaminhador, significa que este
não tem espaço em buffers suficiente para receber os datagramas que terá
de retransmitir para a próxima rede
●se a mensagem é recebida de um host de destino, significa que os
datagramas foram recebidos rápido demais para serem processados
●Redirect (5): se esta mensagem for enviada por um encaminhador, significa que o
host deverá enviar os datagramas, no futuro, para o encaminhador que tem o
endereço IP fornecido no campo Router IP Address.
Redes de Comunicações
62Informática de Gestão ESTiG/IPB
32
O Protocolo ICMP – Mensagens ICMP
● Principais mensagens ICMP (cont.):
●Router Advertisement (9) e Router Solicitation (10): estas duas mensagens são
usadas se um host ou um encaminhador suportam o protocolo Router discovery
●Time Exceeded (11):
●se esta mensagem é recebida de um encaminhador, significa que o tempo
de vida (time-to-live - TTL) do datagrama IP expirou
●se a mensagem é recebida de um host de destino, significa que o
controlador de tempo da reassemblagem de um datagrama IP expirou,
enquanto o host esperava por um fragmento do datagrama
Redes de Comunicações
63Informática de Gestão ESTiG/IPB
O Protocolo ICMP – Mensagens ICMP
● Principais mensagens ICMP (cont.):
●Parameter Problem (12): indica que ocorreu um problema durante o
processamento dos parâmetros de um cabeçalho IP
●Time Stamp Request (13) e Time Stamp Reply (14): estas duas mensagens são
usadas para ”melhoramentos” de performance e para debug de situações de erro
●Information Request (15) e Information Reply (16): um pedido de informação é
enviado por um host para obter um endereço IP de uma rede à qual está ligado –
obsoleto em detrimento do RARP
●Address Mask Request (17) e Address Mask Reply (18): a mensagem Address
Mask Request é usada por um host para determinar a máscara de sub-rede em
uso na sua rede.
Redes de Comunicações
64Informática de Gestão ESTiG/IPB
33
O Protocolo ICMP – Aplicações ICMP
● Exitem duas aplicações muito conhecidas dos administradores de rede, baseadas no protocolo ICMP:
●Ping: utiliza as mensagens ICMP Echo e Echo Reply para determinar se um
host está acessível na rede
Redes de Comunicações
65Informática de Gestão ESTiG/IPB
O Protocolo ICMP – Aplicações ICMP
● Traceroute:
●envia datagramas IP com baixos valores de TTL (começando com o
valor 1, e incrementando este valor sucessivamente nos datagramas
seguintes), para que estes expirem na rota até ao destino.
●de seguida, vai usar a resultante mensagem ICMP Time Exceeded,
para determinar em que ponto da rede os datagramas expiram,
construindo assim um mapa da rota percorrida até ao destino.
Redes de Comunicações
66Informática de Gestão ESTiG/IPB
34
O Protocolo IGMP
● Protocolo IGMP – Internet Group Message Protocol (RFC 1112 e RFC 2236):
●É usado pelos hosts que pretendem juntar-se ou abandonar um grupo de
hosts multicast
●O IGMP também é visto como uma extensão do protocolo ICMP, ocupando a
mesma posição que este na pilha protocolar TCP/IP
●as mensagens IGMP são encapsuladas em datagramas IP, tomando o campo
Protocol do cabeçalho IP o valor 2
Redes de Comunicações
67Informática de Gestão ESTiG/IPB
O Protocolo IGMP - Funcionamento
● Sistemas que utilizam o IGMP: hosts e encaminhadores multicast
● para receber datagramas multicast, um host tem de se ”juntar” a um grupo multicast
● para se adicionar a um grupo, os hosts enviam um report IGMP, através de um inferface de
rede, com destino ao endereço de multicast do grupo de interesse
● os encaminhadores multicast na mesma subnet recebem o report e activam uma flag, que
indica que pelo menos um host nesta subnet é membro do grupo especificado
● periodicamente, os encaminhadores enviam querys para os grupos com membros activos, para
que estes efectuem a renovação da subscrição
● cada host que pretende continuar membro de um ou mais grupos responde uma vez por cada
grupo de interesse
Redes de Comunicações
68Informática de Gestão ESTiG/IPB
35
O Protocolo IGMP - Funcionamento
● o IGMP apenas regula a comunicação entre os hosts e o último encaminhador multicast na árvore multicast
●o encaminhamento dos pacotes entre
os encaminhadores multicast é
controlado por protocolos de
encaminhamento multicast:
●MOSPF
●DVMRP
●PIM
●CBT
Redes de Comunicações
69Informática de Gestão ESTiG/IPB
Dynamic IP
● Peças fundamentais numa rede TCP/IP: endereço IP, máscara de rede e endereço do próximo gateway (se o sistema comunicar com outros dispositivos fora da sua rede)
● Estes três valores constituem a configuração mínima, que se pode traduzir, nas redes
actuais, num conjunto bastante superior de parâmetros adicionais
● Com o crescimento exponencial das redes de computadores, nos últimos tempos, a
configuração manual de todos estes parâmetros traduz-se num acréscimo de
trabalho bastante significativo, para os administradores de sistemas
● Por outro lado, o meio empresarial actual apresenta componentes de mobilidade
cada vez mais acentuados, o que se traduz em problemas adicionais na
configuração dos diferentes dispositivos
Redes de Comunicações
70Informática de Gestão ESTiG/IPB
36
Protocolo BOOTP
● O protocolo BOOTP (Bootstrap Protocol) foi desenvolvido inicialmente como um mecanismo que permitia a estações diskless obter a sua configuração TCP/IP remotamente
● Permite que, com uma pilha protocolar IP mínima e sem configuração, se obtenha a
informação adicional necessária para o funcionamento do host
● O BOOTP não define como é feito o processo de download do código de arranque,
no entanto, normalmente é usado o protocolo TFTP - Trivial File Transfer Protocol
Redes de Comunicações
71Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo BOOTP
● Processo de funcionamento do BOOTP:
●O cliente BOOTP determina o seu endereço de hardware; normalmente
encontra-se gravado na ROM do host
●De seguida, esse mesmo cliente envia o seu endereço de hardware, num
datagrama UDP, para o servidor BOOTP, usando o porto 67
●Se o cliente não conhecer o seu endereço IP, utiliza o endereço 0.0.0.0
●Se não conhecer o endereço IP do servidor, utiliza o endereço de broadcast
255.255.255.255
Redes de Comunicações
72Informática de Gestão ESTiG/IPB
37
Protocolo BOOTP
● Processo de funcionamento do BOOTP (cont):
●O servidor recebe o datagrama, procura a configuração correspondende ao
endereço de hardware que recebeu (incluindo o endereço IP do cliente, caso
este não venha na informação que chegou), preenche os restantes campos
desse datagrama e devolve-o ao cliente, usando o porto 68
●Quando o cliente recebe a resposta, armazena os novos dados (incluindo o
endereço IP, se ainda não o conhecia) e inicia o processo de arranque
propriamente dito
Redes de Comunicações
73Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo BOOTP – Mensagem BOOTPRedes de Comunicações
74Informática de Gestão ESTiG/IPB
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Protocolo DHCP
● Protocolo DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol (RFC 2131e RFC 2132): fornece uma forma de transmitir informação de configuração a hosts numa rede TCP/IP
●Baseia-se no protocolo BOOTP, adicionando a capacidade de alocação automática
de endereços de rede reutilizáveis, bem como opções adicionais de configuração
●As mensagens DHCP utilizam os mesmos portos UDP que o BOOTP:
●porto 67 para os servidores
●porto 68 para os clientes
Redes de Comunicações
75Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo DHCP
● Protocolo baseado em dois componentes:
●protocolo que envia parametros de configuração para os hosts, a partir de um
servidor DHCP
●mecanismo para alocação temporária ou permanente de end. de rede a hosts
●Suporta ainda três mecanismos de alocação de endereços IP:
●Alocação automática: o DHCP atribui um endereço IP permanente ao host
●Alocação dinâmica: o DHCP atribui um endereço IP por um período limitado de
tempo. Este mecanismo permite reutilização automática de endereços, que
deixam de ser necessários nos hosts a que estavam atribuídos
●Alocação Manual: o endereço IP é atribuído pelo administrador de rede
Redes de Comunicações
76Informática de Gestão ESTiG/IPB
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Protocolo DHCP – Formato das mensagens
● Code: indica se se trata de um request ou de um reply (1 - request; 2 - reply)
● HWtype: Tipo de hardware (p.e. 1 - Ethernet; 6 -
Redes IEEE 802)
● Length: tamanho do endereço de hardware, em
bytes (p.e. Ethernet e Token Ring utilizam 6 octetos)
● Hops: o cliente coloca este campo a zero. De
seguida é incrementado por cada encaminhador que
reenvia a mensagem para outro servidor, sendo
usado para identificar loops. O RFC 951 sugere o
valor 3 para indicar um loop
Redes de Comunicações
77Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo DHCP – Formato das mensagens
● Client IP address: endereço definido pelo cliente; se não conhece o seu endereço IP coloca 0.0.0.0
● Your IP address: fornecido pelo servidor se o cliente
tiver enviado 0.0.0.0
● Server IP address: definido pelo servidor
● Router IP address: endereço de um agente BOOTP
de reencaminhamento da mensagem
● Client hardware address: endereço definido pelo
cliente
● Boot file name: valor fornecido pelo servidor, que
indica o caminho completo para o ficheiro a ser utilizado
pelo cliente na sua configuração
Redes de Comunicações
78Informática de Gestão ESTiG/IPB
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Protocolo DHCP – FuncionamentoRedes de Comunicações
79Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo DHCP – Vantagens
● O DHCP fornece uma forma de armazenamento permanente dos parâmetros de rede dos hosts clientes, no formato de uma base de dados
● Isto permite, por exemplo, que seja sempre alocado o mesmo endereço IP a um
cliente, caso seja essa a política definida
● A alocação dinâmina de endereços IP e de parâmetros de configuração liberta o
administrador de rede de uma boa parte de trabalho manual
● Por outro lado, a capacidade de um host ser movido de rede para rede e
automaticamente obter os parâmetros válidos de configuração para a rede actual
é outro grande benefício, neste caso, para os utilizadores móveis
Redes de Comunicações
80Informática de Gestão ESTiG/IPB
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Protocolo DHCP – Considerações
● O DHCP funciona sobre UDP, logo é consequentemente inseguro
● Em operação normal, um cliente não autorizado pode ligar-se à rede e obter um
endereço IP válido, bem como os restantes parâmetros
● Para prevenir este problema, é possível pré-alocar endereços IP a endereços MAC
específicos (de forma similar ao BOOTP), incrementando no entanto o trabalho dos
administradores, além de eliminar o benefício da reciclagem de endereços
● Por outro lado, podem ser colocados na rede servidores DHCP não autorizados, a
fornecer informação falsa e potencialmente maliciosa para os clientes
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81Informática de Gestão ESTiG/IPB
Protocolo DHCP – Considerações
● Num ambiente DHCP onde se utilize alocação dinâmica de endereços, geralmente não é possível pré-determinar o endereço IP de um cliente, num período particular de tempo
● Neste caso, se forem usados servidores estáticos de DNS, estes não vão conter
mapeamentos nome/endereço IP correctos para os clientes
● Se for importante a existência de entradas dos clientes no DNS, tem de se configurar
o servidor DHCP para atribuir endereços estáticos, ou então efectuar a configuração
manual
● Como alternativa, pode-se recorrer à utilização de DDNS - Dynamic Domain Name
System
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