terça-feira, 25 de maio de 2010
ARP e RARP
- O ARP foi implementado em vários tipos de redes; não é um protocolo restrito a redes IP ou Ethernet e pode ser utilizado para resolver endereços de diferentes protocolos de rede. Porém devido a superioridade de redes IPv4 e Ethernet, ARP é utilizado primordialmente para traduzir Endereço IP para Endereço MAC. Também é utilizado em outras tecnologias de IP sobre LAN, como Token Ring, FDDI ou IEEE 802.11e para redes IP sobre ATM.
Formato do pacote ARP
O pacote ARP possui uma estrutura de tamanho variável que segue o seguinte formato, descrito em pseudo 'C':
struct ARP {
int16 HardwareType;
int16 ProtocolType;
int8 HardwareLen;
int8 ProtocolLen;
int16 Operation;
int8 SenderHardwareAddr[ HardwareLen ];
int8 SenderProtocolAddr[ ProtocolLen ];
int8 TargetHardwareAddr[ HardwareLen ];
int8 TargetProtocolAddr[ ProtocolLen ];
} PacketData;
• HardwareType – Especifica o tipo do hardware. Os tipos conhecidos são definidos pela RFC Assigned Numbers, que recebe uma actualização de tempos em tempos. O hardware Ethernet recebeu o número 1.
• Protocol Type – Especifica o tipo do protocolo ao qual o endereço lógico se refere. A RFC Assigned Numbers especifica que o tipo deve ser o mesmo que os do MAC Ethernet. No caso do IP, 0800h.
• HardwareLen – Determina o comprimento em bytes do endereço de hardware (físico).
• ProtocolLen – Determina o comprimento em bytes do endereço de protocolo (lógico).
• Operation – Tipo da operação. Para o ARP, só existem duas: Pergunta e Resposta.
• SenderHardwareAddr – Endereço físico de quem está enviando o pacote.
• SenderProtocolAddr – Endereço lógico de quem está enviando o pacote.
• TargetHardwareAddr – Endereço físico desejado. Na operação de request, vai em branco. Quem responder preenche este campo.
• TargetProtocolAddr – Endereço lógico desejado.
Reverse Address Resolution Protocol (RARP) ou Protocolo de Resolução Reversa de Endereços associa um endereço MAC conhecido a um endereço IP. Permite que os dispositivos de rede encapsulem os dados antes de enviá-los à rede. Um dispositivo de rede, como uma estação de trabalho sem disco, por exemplo, pode conhecer seu endereço MAC, mas não seu endereço IP. O RARP permite que o dispositivo faça uma solicitação para saber seu endereço IP. Os dispositivos que usam o RARP exigem que haja um servidor RARP presente na rede para responder às solicitações RARP.
- Os protocolos ARP e RARP encontram-se na camada de nível dois (enlace) do modelo OSI e na camada de nível um (link layer) do modelo TCP/IP.
O objectivo do protocolo ARP
- O protocolo ARP tem um papel fundamental entre os protocolos da camada Internet da sequência TCP/IP, porque permite conhecer o endereço físico de uma placa de rede que corresponde a um endereço IP; é para isto que se chama Protocolo de resolução de endereço (em inglês ARP significa Address Resolution Protocol).
- Cada máquina ligada à rede possui um número de identificação de 48 bits. Este número é um número único que é fixado a partir do fabrico da placa em fábrica. Contudo, a comunicação na Internet não se faz directamente a partir deste número (porque seria necessário alterar o endereçamento dos computadores cada vez que se alterasse uma placa de rede) mas a partir de um endereço dito lógico, atribuído por um organismo: o endereço IP.
- Assim, para fazer a correspondência entre os endereços físicos e os endereços lógicos, o protocolo ARP interroga as máquinas da rede para conhecer o seu endereço físico, seguidamente cria uma tabela de correspondência entre os endereços lógicos e os endereços físicos numa memória secreta.
Encaminhamentos
- No caso do encaminhamento estático, é o administrador que actualiza a tabela de encaminhamento. No caso do encaminhamento dinâmico, em contrapartida, um protocolo chamado protocolo de encaminhamento permite a actualização automática da tabela, para que contenha a qualquer momento a estrada ideal.
O OSPF Open Shortest Path First
- É um protocolo de rolamento para redes que operam com protocolo IP, desenvolvido pelo grupo de trabalho de IGPs (Interior Gateway Protocol) da IETF (Internet Engineering Task Force) e descrito inicialmente em 1989 pela RFC 1131. Baseado no algoritmo Shortest Path First (menor rota primeiro), o OSPF foi criado para substituir o protocolo RIP empregado no final da década de 1980 na então Arpanet (actual Internet) e que apresentava diversos problemas e limitações para operar satisfatoriamente em uma rede de grande porte.
- Actualmente o OSPF é um dos protocolos de rolamento mais empregados, sendo suportado pela maioria dos rotuladores, assim como por servidores que implementem os sistemas operacionais Linux e Unix. Versátil, o OSPF pode ser empregado tanto a redes de pequeno quanto em redes de grande porte.
Princípio de Funcionamento
- Embora possua inúmeros detalhes de implementação e configuração, o princípio de rolamento do OSPF é relativamente simples. Ao invés de manter uma tabela com todas as rotas possíveis (como faz o protocolo RIP), cada nó (rotulador) OSPF contêm dados sobre todos os links da rede. Cada entrada da tabela de rolamento OSPF contém um identificador de interface, um número do link e uma distância ou custo (esse último pode ser atribuído pelo administrador da rede). Com todas essas informações, cada nó possui uma visão da topologia da rede e pode, dessa forma, descobrir sozinho qual é a melhor rota para um dado destino.
- Caso ocorra uma alteração num dos links de rede, os nós adjacentes avisam seus vizinhos. Esses por sua vez, verificam o número da mensagem ou a hora no cabeçalho do pacote OSPF para saberem se este aviso é novo ou velho. Se o aviso for novo, é feita a verificação da existência da entrada. Caso ela não exista, é adicionada à tabela de rolamento. Se a entrada já existir, são comparados os números da mensagem recebida com a entrada existente na tabela de rolamento. Se o número da mensagem recebida for maior que a entrada existente, a entrada é substituída, caso contrário, a entrada da tabela é transmitida como uma nova mensagem. Se os números forem iguais, o nó não executa nenhuma acção.
Principais características
- Há duas características principais no OSPF. A primeira, é que se trata de um protocolo aberto, o que significa que suas especificações são de domínio público; suas especificações podem ser encontradas na RFC (Request For Comments) número 1247. A segunda, é que ele se baseia no algoritmo SPF, também chamado de algoritmo de Dijkstra, nome de seu criador.
- OSPF é um protocolo de rolamento do tipo link-state, que envia avisos sobre o estado da conexão (link-state advertisements, LSA) a todos os outros rodeadores em uma mesma área hierárquica. Informações sobre interfaces ligadas, métrica usada e outras variáveis são incluídas nas LSAs. Ao mesmo tempo em que o rodeador OSPF acumula informações sobre o estado do link, ele usa o algoritmo SPF para calcular a menor rota para cada nó.
- Por ser um protocolo do tipo link-state, o OSPF difere-se do RIP e do IGRP, que são protocolos de rolamento baseados em vectores de distância. Os rodeadores que trabalham com algoritmos de vector de distância, a cada actualização, enviam toda ou parte de suas tabelas de rolamento para seus vizinhos.
Pacote OSPF
Há cinco tipos distintos de pacotes OSPF. Cada um dos cinco tipos inicia com umcabeçalho padrão de 24 bytes. E são eles:
- Pacote de aviso. (Hello packet)
- Pacote de informações do Banco de Dados (Database Description packet)
- Requisição de estado de link (Link State Request packet)
- Actualização de estado de link (Link State Update packet)
- Recebimento de informações de link (Link State Acknowledgment packet)
RIP - Routing Internet Protocol
- O RIP e a miríade de protocolos RIP foram baseados no mesmo tipo de algoritmos que usam vectores da distância no intuito de comparar matematicamente rotas para identificar o melhor trajecto a todo o endereço de destino dado. Estes algoritmos emergiram da pesquisa académica por volta de 1957. A versão padrão aberta de hoje do RIP, consultada às vezes como ao RIP do IP, é definida formalmente em dois originais: Request For Comments (RFC) 1058 e o padrão da Internet (STD) 56. Enquanto as redes IP baseadas se transformaram ambas mais numerosas e maiores no tamanho, tornou-se aparente ao Internet Engineering Task Force (IETF) que esse RIP fosse actualizado
OSPF vs RIP
- Veremos agora algumas vantagens do protocolo OSPF sobre o RIP, o que explica a preferência pelo OSPF em casos onde os rodeadores suportam os dois protocolos.
Convergência rápida e sem loop
- Enquanto o RIP converge proporcionalmente ao número de nós da rede, o OSPF converge em uma proporção logarítmica ao número de enlaces. Isto torna a convergência do OSPF muito mais rápida. Além disso, no protocolo RIP, a mensagem é proporcional ao número de destinos, sendo assim se a rede é muito grande, cada mensagem terá de ser subdividida em vários pacotes, diminuindo mais ainda a velocidade de convergência.
- Se tratando do tráfego entre X e Y, seria razoável se mandássemos 2/3 do pacote pelo caminho mais curto e 1/3 por Y. Mas isto gera um conflito se levarmos em consideração o tráfego entre X e Z, que ao enviar por X, seria formado um loop. Para evitar isto, foi aplicada a seguinte regra: Um pacote que iria de X para Y, só pode passar por Z se a distância entre Z e Y for menor que a distância entre X e Y. Com isso, determinamos todas as rotas secundárias que alcançarão um determinado nó.
Internet Protocol
A Internet Protocol (IP) teve origem em 1970. No desenvolvimento da ARPANET, esta rede foi depois interligada a outras formando um vasto conjunto que passou a ser conhecido por Internet. Com a inclusão do protocolo IP no UNIX, em 1982, um grande número de universidades passou a formar as suas redes que por sua vez também foram ligadas à Internet.
IPV4
IPv4 é o campo de versão, com quatro bits.
Notação:
O endereço IP, na versão 4 (IPv4), é um número de 32. A primeira parte do endereço identifica uma rede específica na inter-rede, a segunda parte identifica um host dentro dessa rede. Devemos notar que um endereço IP não identifica uma máquina individual, mas uma conexão à inter-rede.
IPV6
IPv6 é a versão mais actual do protocolo IP.
Notação:
IPv6 ocupa um espaço de 128 bytes, é necessário uma nova forma de fazer-se notar os números IP. É escrito em 8 grupos de 4 dígitos hexadecimais cada, separados por dois pontos. Como por exemplo:
8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF
47CD:1234:4422:AC02:0022:1234:A456:0124
Endereço IP
Classe A
Num endereço IP de classe A, o primeiro byte representa a rede.
O primeiro bit, o da esquerda está a zero, (00000000 à 01111111). Contudo, a rede 0 (bits que valem 00000000) não existe e o número 127 é reservado para designar a rede.
As redes disponíveis na classe A são da seguinte maneira:
de 1.0.0.0 a 126.0.0.0 (os últimos bytes são zeros que indicam que se trata de redes e não de computadores!)
Classe B
Num endereço IP de classe B, os dois primeiros bytes representam a rede.
Os dois primeiros bits são 1 e 0, (10 000000 00000000 do 111111 11111111). As redes disponíveis em classe B são por conseguinte as redes que vão de 128.0.0.0 a 191.255.0.0
Classe C
Num endereço IP de classe C, os três primeiros bytes representam a rede. Os três primeiros bits são 1,1 e 0, que significa que há 221 possibilidades de redes, quer dizer 2097152. As redes disponíveis em classe C são por conseguinte as redes que vão de 192.0.0.0 a 223.255.255.0
Tipos de Endereços IPv6
Unicast - cada endereço corresponde a uma interface (dispositivo).
Multicast - cada endereço corresponde a múltiplas interfaces. É enviada uma cópia para cada interface.
Anycast - corresponde a múltiplas interfaces que partilham um prefixo comum. Um datagrama é enviado para um dos dispositivos, por exemplo, o mais próximo
Máscara de rede (subnet mask)
Uma máscara de rede também conhecida como subnet mask ou netmask é um número de 32 bits usado para separar em um IP a parte correspondente à rede pública, à subrede e aos hosts.
O espaço de nomes
Cada domínio precisa da permissão do domínio superior para ser criado. Por outro lado, não é preciso permissão de ninguém para criar um sub domínio abaixo dele.
Domínio de Nomes
É um espaço de nomes para o qual existe uma única e geral autoridade administrativa. Esta autoridade determina quais os nomes que podem ser inseridos/removidos dentro do seu espaço de nomes.
Endereçamento IP
Cada anfitrião TCP/IP é identificado por um endereço IP lógico. Este endereço é exclusivo para cada anfitrião que comunica utilizando TCP/IP. Cada endereço IP de 32 bits identifica uma localização de um sistema anfitrião na rede da mesma forma que um nome de rua identifica uma casa numa cidade.
Tal como um nome de rua tem um formato de duas partes padrão (um nome de rua e um número de porta), cada endereço IP divide-se internamente em duas partes, um ID de rede e um ID de anfitrião:
O ID de rede, também designado por endereço de rede, identifica um único segmento de rede dentro de um conjunto de redes TCP/IP maior (uma rede de redes). Todos os sistemas que acedem e partilham o acesso à mesma rede têm um ID de rede comum dentro do respectivo endereço IP completo. Este ID também é utilizado para identificar exclusivamente cada rede dentro de um conjunto de redes maior.
Máscaras de subrede
A máscara de rede padrão acompanha a classe do endereço IP: num endereço de classe A, a máscara será 255.0.0.0, indicando que o primeiro octeto se refere à rede e os três últimos ao host. Num endereço classe B, a máscara padrão será 255.255.0.0, onde os dois primeiros octetos referem-se à rede e os dois últimos ao host, e num endereço classe C, a máscara padrão será 255.255.255.0 onde apenas o último octeto refere-se ao host
Embora normalmente as máscaras de subrede sejam representadas em notação decimal, é mais fácil entender seu funcionamento usando a notação binária.
Cablagem Estruturada
- Distribuidores
Os distribuidores são os elementos centrais da cablagem estruturada em níveis hierárquicos, funcionam como interface entre os diferentes níveis.
- Rack 19”
O equipamento necessário deve ser acomodado no interior de um armário apropriado conhecido por "bastidor" este armário contém réguas perfuradas verticais distantes entre sí de 19", este sistema permite a fixação do diverso equipamento e é conhecido por rack 19".
- Painéis de interligação (Patch panels)
É onde são implementadas as interfaces com a rede pública e com o equipamento activo
de telecomunicações. É feita a terminação dos cabos dos vários subsistemas de cablagem. A ligação ao equipamento activo é feita através de chicotes de interligação (patchcords). São nstalados nos distribuidores
- Chicotes
Os chicotes ("patches") são segmentos de cabo com fichas macho nas duas extremidades. Existem em vários comprimentos desde 0,5 metros.
Porquê organizar as cablagens?
Organizar as cablagens é algo essencial porque fica mais fácil manter a organização da cablagem. A identificação de um cabo é imediata (basta pôr-lhe a etiqueta
correcta)
Estrutura de cablagem
Nível de "campus"
O nível de "campus" (subsistema de backbone de campus) assegura a interligação entre diferentes edifícios, é por isso o topo da hierarquia. Trata-se de uma estrutura em estrela centrada num distribuidor de "campus" que irradia ligações para os distribuidores de nível inferior, ou seja os distribuidores de edifício. A ligação de todo o sistema ao exterior (internet) é normalmente implementada no distribuidor de "campus". É genericamente o local adequado para instalar recursos que serão partilhados por todos os nós do "campus".
Nível de edifício
O nível de edifício (subsistema de backbone de edifício) faz a interligação entre os distribuidores de edifício e os distribuidores de piso. Por norma cada piso tem o seu próprio distribuidor, em casos de pisos muito pequenos é possível usar um mesmo distribuidor para mais do que um piso. Também é aceitável que um dos distribuidores de piso seja simultaneamente o distribuidor de edifício.
Nível de piso
O nível de piso (subsistema de piso ou subsistema horizontal) faz a interligação entre os distribuidores de piso e as tomadas de rede que estão espalhadas pelas várias zonas do piso.
Pode existir (quando se justifique) um nível inferior designado subsistema de zona ou subsistema de área de trabalho. Caso exista os distribuidores de zona estarão ligados ao distribuidor de piso e as tomadas de rede da zona passam a estar ligadas ao distribuidor de zona.
Subsistemas de cablagem
Elementos funcionais
Backbone de campus
– Interliga os edifícios dentro do campus
– Inclui o distribuidor de campus (CD), os cabos de backbone de campus e as terminações dos mesmos.
– Pode também incluir cablagem entre distribuidores de edifícios
Backbone de edifício
– Interliga o distribuidor de edifício (BD) e os distribuidores de piso (FD)
– Inclui o distribuidor de edifício (BD), os cabos de backbone do edifício e as terminações dos mesmos.
– Pode também incluir cablagens entre distribuidores de piso
Piso (ou cablagem horizontal)
– Interliga os distribuidores de piso (FD) e as tomadas de telecomunicações (TO)
– Inclui os distribuidores de piso, a cablagem horizontal e as tomadas de
telecomunicações (TO)
Área de trabalho (zona)
– Agrega os elementos para interligar as TOs aos postos de trabalho (chicotes de
interligação, adaptadores, etc.)
– Possibilidade de ligações horizontais entre FDs ou BDs, para permitir redundância.
Internet Control Protocols
ICMP – Internet Control Message Protocol
ICMP, (Internet Control Message Protocol) é um protocolo integrante do Protocolo IP, definido pelo RFC 792, e utilizado para fornecer relatórios de erros à fonte original. Qualquer computador que utilize IP precisa de aceitar as mensagens ICMP e alterar o seu comportamento de acordo com o erro relatado. Os gateways devem estar programados para enviar mensagens ICMP quando receberem datagramas que provoquem algum erro.
As mensagens ICMP geralmente são enviadas automaticamente em uma das seguintes situações:
- Um pacote IP não consegue chegar ao seu destino (i.e. Tempo de vida do pacote expirado)
- O Gateway não consegue retransmitir os pacotes na frequência adequada (i.e. Gateway congestionado)
- O Router indica uma rota melhor para a máquina a enviar pacotes.
Ferramentas comuns usadas no Windows baseadas neste protocolo são: Ping e Tracert
Tipos de mensagens ICMP
- Destination Unreachable: A rede não está acessível; O protocolo não está acessível; o encaminhamento falhou, etc.
- Time exceeded: Esta mensagem é enviada quando o tempo de vida de um datagrama é ultrapassado. A rubrica do datagrama é devolvida de modo a que o utilizador saiba qual o datagrama que foi destruído
- Timestamp request: Uma máquina pede a outra a sua hora e a sua data sistema (universal)
- Timestamp reply: A máquina receptora dá a sua hora e a sua data sistema para que a máquina emissora possa determinar o tempo de transferência dos dados.
- Echo Reply: Esta mensagem é utilizada quando se utiliza o comando PING. Este comando, permitindo testar a rede, envia um datagrama a um destinatário e pede-lhe que o restitua
- Source quench: O volume de dados enviado é demasiado grande, o switch envia esta mensagem para prevenir que está a saturar, a fim de pedir para reduzir a velocidade de transmissão
- Redirect: O switch observa que a estrada de um computador não está boa e envia o endereço switch a acrescentar à tabela de encaminhamento do computador; O switch vê que a estrada de uma rede inteira não é boa e envia o endereço switch a acrescentar à tabela de encaminhamento dos computadores da rede
ARP - Address Resolution Protocol
Address Resolution Protocol (ARP) é um protocolo usado para encontrar um endereço da camada de encadeamento (Ethernet, por exemplo) a partir do endereço da camada de rede (como um endereço IP). O emissor propaga em broadcast um pacote ARP contendo o endereço IP de outro host e espera uma resposta com um endereço MAC respectivo. Cada máquina mantém uma tabela de resolução em cache para reduzir a latência e carga na rede. O ARP permite que o endereço IP seja independente do endereço Ethernet, mas apenas funciona se todos os hosts o suportarem.
Modelo OSI
Camada Aplicação:
A camada de aplicação faz a interface entre o protocolo de comunicação e o programa que pediu ou receberá a informação através da rede.
Camada Apresentação:
Pega nos dados passados pela camada Aplicação e converte-os num formato padrão para que as outras camadas possam entende-los.
Camada Sessão:
A camada de sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação
Camada Transporte:
Assegura que as mensagens sejam entregues sem erro, em sequência e sem perdas ou duplicações
Camada Rede:
A camada de Rede é responsável pelo endereçamento dos pacotes determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino, baseada em factores como condições de tráfego da rede e prioridades.
Camada Dados:
A camada de dados permite preparar os pacotes de transmissão hardware da rede ou seja o destino.
Camada Física:
A Camada Física permite enviar o pacote para fornecer a interface para que os aplicativos acedam à rede.