Aula 05 rede

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Fundamentos de 
Redes de Computadores
Sidney Nicolau Venturi Filho
Aula 5
Endereçamento IP
O endereço IP (Internet Protocol), de forma genérica, pode ser considerado como um conjunto de números que representam o local de um determinado equipamento em uma rede privada ou pública.
É comum o uso de “nomes” invés do IP, como www.estacio.br. Porém esses domínios são convertidos em endereços IPs através do DNS.
Endereço IP e Roteamento
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Endereçamento IP
O endereço IP, na versão 4 (IPv4), é um número de 32 bits escrito com quatro octetos e no formato decimal (exemplo: 192.188.11.33).
A primeira parte do endereço identifica a rede, enquanto a segunda parte identifica um host dentro da rede.
O endereço IP não identifica um host individual, de forma que um gateway conectado à n redes terá n IPs diferentes.
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Endereçamento IP
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Endereço IP: Indentificador de Rede + Indentificador de HOST
Endereço IP e Roteamento
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Endereçamento IP
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5
Formato do endereçamento IP
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Endereçamento IP
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Endereço IP Binário de 32 bits
Os endereços IP são expressos como números decimais com pontos: divide-se os 32 bits do endereço em quatro octetos (um octeto é um grupo de 8 bits). O valor decimal máximo de cada octeto é 255. O maior número binário de 8 bits é 11111111. Esses bits, da esquerda para direita, têm os valores decimais 128, 64, 32, 16, 8, 4, 2 e1. Somados, eles totalizam 255.
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Conversão de binário para decimal
Endereço IP e Roteamento
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Notação Decimal Pontuada
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Classes do Endereço IP
Todos os endereços IP de classe A usam apenas os oito primeiros bits para identificar a parte da rede do endereço. Os três octetos restantes podem ser usados para a parte do host do endereço.
2 elevado a 24 (224) (menos 2), ou seja, 16.777.214 endereços IP possíveis para os dispositivos conectados à rede. 
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Classes do Endereço IP
Os dois primeiros bits de um endereço de classe B são sempre 10 (um e zero). 
Todos os endereços IP de classe B usam os primeiros 16 bits para identificar a parte da rede no endereço. Os dois octetos restantes do endereço IP podem ser usados para a parte do host do endereço. 
2 elevado a 16 (216) (menos 2 novamente!), ou seja, 65.534 endereços IP possíveis 
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Classes do Endereço IP
Os três primeiros bits de um endereço de classe C são sempre 110 (um, um e zero). 
Todos os endereços IP de classe C usam os primeiros 24 bits para identificar a parte da rede no endereço. Apenas o último octeto de um endereço IP de classe C pode ser usado para a parte do host do endereço.
28 (menos 2), ou seja, 254 endereços IP possíveis 
Endereço IP e Roteamento
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Endereçamento IP
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Classes do Endereço IP
Endereço IP e Roteamento
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Endereçamento IP
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Endereço IP e Roteamento
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Endereçamento IP
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Os endereços IP podem ser usados tanto para nos referir a redes quanto a um host individual. 
Por convenção um endereço de rede tem os bits identificadores do host com valor zero (0).
Podemos também nos referirmos a todos os hosts de uma rede através de um endereço por difusão (broadcast). Para isso o campo identificador de host deve ter todos os bits iguais a um (1).
Assim tempos dois endereços que são reservados: endereço de rede e broadcast
Endereço IP e Roteamento
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O nome formal é Roteamento entre domínios Classless CIDR, pronunciado cider
Criou um novo conjunto de padrões que permitia que os provedores de serviços atribuíssem endereços IPv4 em qualquer fronteira do bit do endereço (tamanho do prefixo) em vez de apenas um endereço de classe A, B ou C
Endereçamento Classless
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Seção 8.1.4.4
Parte da rede e parte do host de um endereço IPv4
Para definir a rede e as partes do host de um endereço, os dispositivos utilizam um padrão separado de 32 bits chamado máscara de sub-rede
A máscara de sub-rede não contém realmente a rede ou parte do host de um endereço IPv4, ela apenas diz onde procurar essas partes de um endereço IPv4 determinado
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Seção 8.1.2.1
Parte da rede e parte do host de um endereço IPv4
Máscaras de sub-rede válidas
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Seção 8.1.2.1
Exame do tamanho do prefixo
Endereço IP e Roteamento
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Seção 8.1.2.2
Rede, host e endereço de broadcast IPv4
Endereço IP e Roteamento
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Seção 8.1.2.3
Primeiro e último endereço de host
Endereço IP e Roteamento
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Seção 8.1.2.4
Bitwise E operação
 1 AND 1 = 1 1 AND 0 = 0 0 AND 1 = 0 0 AND 0 = 0
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Seção 8.1.2.5 e 8.1.2.6
Em uma rede IPv4, os hosts podem se comunicar de um de três modos:
Unicast - o processo de envio de um pacote de um host para um host individual
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Seção 8.1.3.3
Broadcast - o processo de envio de um pacote de um host para todos os hosts numa rede
Os roteadores não encaminham uma difusão limitada.
Broadcast direcionado
Destino 172.16.4.255 
Hosts na rede 172.16.4.0/24
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Seção 8.1.3.4
Multicast - o processo de envio de um pacote de um host para um grupo de hosts selecionados, possivelmente em redes diferentes
Reduz o tráfego 
Reservado para atender os grupos de multicast - 224.0.0.0 a 239.255.255.255. 
Link local - 224.0.0.0 a 224.0.0.255 (exemplo: informações de roteamento trocadas por protocolos de roteamento)
Endereços globalmente restritos - 224.0.1.0 a 238.255.255.255 (exemplo: 224.0.1.1 foi reservado para o Network Time Protocol)
Endereço IP e Roteamento
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Seção 8.1.3.5
Endereços IPv4 públicos e privados
Os blocos de endereços privados são:
Hosts que não requerem acesso à Internet poderão usar endereços privados
10.0.0.0 to 10.255.255.255 (10.0.0.0/8)
172.16.0.0 to 172.31.255.255 (172.16.0.0/12)
192.168.0.0 to 192.168.255.255 (192.168.0.0/16)
Endereços de espaço de endereço compartilhado: 
Não roteável globalmente
Destinado apenas para uso em redes de provedores de serviços
O bloco de endereços é 100.64.0.0/10
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Seção 8.1.4.1
Endereços IPv4 de uso especial
Rede e endereços de broadcast - dentro de cada rede o primeiro e o último endereços não podem ser atribuídos a hosts
Endereço de loopback - 127.0.0.1 é um endereço especial que os hosts usam para direcionar o tráfego para eles mesmos (endereços 127.0.0.0 a 127.255.255.255 são permitidos)
Endereço IP e Roteamento
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Seção 8.1.4.3
Motivos para a divisão em sub-redes
As grandes redes precisam ser segmentadas em sub-redes menores, criando grupos menores de dispositivos e serviços para:
Controlar o tráfego contendo o tráfego de broadcast dentro de uma sub-rede 
Reduzir o tráfego total da rede e melhorar o desempenho da rede
Divisão em sub-redes - o processo de segmentação de uma rede em vários espaços de uma rede menor chamado de sub-redes ou Sub-redes.
Comunicação entre sub-redes
Um roteador é necessário para dispositivos em diferentes redes e sub-redes para se comunicar. 
Cada interface do roteador deve ter um endereço do host IPv4 pertencente à rede ou à sub-rede da interface do roteador à qual está conectada.
Os dispositivos em uma rede e sub-rede utilizam a interface do roteador conectado à rede local como seu gateway padrão.
Endereço IP e Roteamento
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Divisão de uma rede em sub-redes básica
 Pegar bits emprestados para criar sub-redes - 1 bit emprestado 21 = 2 sub-redes
Sub-rede 1
Rede 192.168.1.128-255/25
Máscara: 255.255.255.128Sub-rede 0
Network 192.168.1.0-127/25
Máscara: 255.255.255.128
Endereço IP e Roteamento
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Sub-redes em uso
Sub-rede 0
Network 192.168.1.0-127/25
Sub-rede 1
Rede 192.168.1.128-255/25
Endereço IP e Roteamento
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9.1.3.2 Sub-redes em uso
Fórmulas da divisão de uma rede em sub-redes
 Calcule o número de sub-redes
 
Calcule o número de hosts
Endereço IP e Roteamento
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9.1.3.3 Fórmulas para divisão em sub-redes
Criando 4 sub-redes
 Empréstimo de 2 bits para criar 4 sub-redes. 
22 = 4 sub-redes
Endereço IP e Roteamento
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9.1.3.4 Criar 4 sub-redes
Criando 8 sub-redes
 Empréstimo de 3 bits para criar 8 sub-redes. 
23 = 8 sub-redes
Endereço IP e Roteamento
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32
9.1.3.5 Criar 8 sub-redes
Criando 8 sub-redes (continuação)
Endereço IP e Roteamento
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33
9.1.3.5 Criar 8 sub-redes (continuação)
Determinar a máscara de sub-rede
Divisão de uma rede em sub-redes com base em requisitos do host
Há duas considerações no planejamento de sub-redes:
 Número de sub-redes necessárias
 Número exigido de endereços de host
Fórmula para determinar o número de hosts que podem ser usados 
			2^n-2
2^n (onde n é o número de bits de host restantes) é usado para calcular o número de hosts
-2 A ID da sub-rede e o endereço de broadcast não podem ser usados em cada sub-rede 
Endereço IP e Roteamento
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9.1.4 Determinar a máscara de sub-rede
9.1.4.1 Divisão em sub-redes com base nos requisitos de host
Mascaras Possíveis 
Endereço IP e Roteamento
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Endereço IP
utilização de prefixos
torna eficaz as operações de roteamento
atribuído a cada interface de rede de uma máquina
identifica a conexão de um host na rede
um roteador conectando n redes tem n endereços diferentes IP, um para cada conexão de rede
Endereço IP e Roteamento
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Roteamento IP
processo de escolha de um caminho através do qual os pacotes são enviados
tanto os hosts quanto os roteadores participam do roteamento IP
a camada IP pode receber dados:
do TCP, UDP, ICMP ou IGMP (datagrama gerado localmente) para enviar
da interface de rede para encaminhar
Endereço IP e Roteamento
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Roteamento IP
X deseja enviar pacotes para Y
O protocolo IP percebe que Y não pertence à mesma rede
O host X consulta tabela de rotas
Descobre rota: roteador 200.18.171.1
 O IP do host X aciona ARP para resolver endereço do roteador
Resultado: OC.O8.12.04.37.0A
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Roteamento IP
Endereço IP e Roteamento
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Roteamento IP
Endereço IP e Roteamento
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Roteamento IP
O protocolo IP percebe que DESTINO pertence à mesma rede
aciona ARP para resolver endereço do DESTINO
Resultado: 1F.6D.45.09.11.77
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Roteamento IP
Endereço IP e Roteamento
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Roteamento IP
Datagrama recebido da interface de rede
IP checa se o endereço IP de destino é um dos seus próprios endereços ou um endereço IP broadcast
então
o datagrama IP é entregue ao protocolo indicado pelo valor do campo Protocol do cabeçalho IP
senão
se a estação está configurada como roteador, o datagrama é roteado.
senão (host), o datagrama é descartado.
Endereço IP e Roteamento
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Roteamento IP no host
Em uma estação o protocolo IP deve tomar uma decisão de roteamento para enviar um datagrama
Roteamento direto
quando o host de origem e o host de destino estão na mesma rede física (p. ex. rede Ethernet)
neste caso, o emissor encapsula o datagrama IP num quadro Ethernet - mapeia o endereço IP num endereço físico - envia o quadro através da rede Ethernet.
Endereço IP e Roteamento
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Roteamento IP
Exemplo 1 - IP de destino se encontra na mesma rede
 
Endereço IP e Roteamento
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Roteamento IP no host
Roteamento indireto
Quando o host de origem e o host de destino não estão na mesma rede física (diferentes netids).
Neste caso, o host de origem envia o datagrama IP a um roteador que encaminha o datagrama ao destino.
Endereço IP e Roteamento
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AULA 11: ROTEAMENTO IP
Roteamento IP
Exemplo 2 - IP de destino em outra rede
 
Default Gateway
Endereço IP e Roteamento
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Tabela de roteamento IP
A decisão de roteamento IP é baseada numa tabela de roteamento.
Cada entrada de uma tabela de roteamento contém as seguintes informações:
endereço IP de destino (completo ou de uma sub-rede)
endereço IP do próximo roteador (next-hop router)
interface de rede - nome que representa um endereço físico
Endereço IP e Roteamento
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Tabela de roteamento IP – R1
Endereço IP e Roteamento
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Roteadores atualizam informações sobre roteamento.
Endereço IP e Roteamento
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Identificador da rede
host
internet
REDE
Endereço IP de 32 bits
hosts com identificadores de rede distintos.
hosts com o mesmo identificador de rede.
REDE
REDE
REDE
Identificador do host
10000000 00001010 00000010 00011110
2726252423222120
2726252423222120
2726252423222120
2726252423222120
27=128
23+21=10
21=2
24+23+22+21=30
128.10.2.30
notação decimal pontuada
notação binária
	Classe
	Formato do Endereço
	Organização da Rede
	Intervalo dos endereços da classe
	A
	
	127 redes com até 16777216 hosts.
	de 1.0.0.0 até 127.255.255.255.
	B
	
	16384 redes com até 
65535 hosts.
	de 128.0.0.0 até 191.255.255.255.
	C
	
	2097152 redes com até 
254 hosts.
	de 192.0.0.0 até 223.255.255.255.
_965561683.doc
110
Identificador da Rede
Identificador do Host
21 bits
8 bits
3 bits fixos usados para identificar a classe do endereço
_965561849.doc
0
Identificador da Rede
Identificador do Host
7 bits
24 bits
1 bit fixo usado para identificar a classe do endereço
_965561931.doc
1110
Endereço de Multicast
_965562177.doc
110
Identificador da Rede
Identificador do Host
21 bits
8 bits
_965562216.doc
11110
Não Definido
_965562243.doc
10
Identificador da Rede
Identificador do Host
14 bits
16 bits
_965562256.doc
110
Identificador da Rede
Identificador do Host
21 bits
8 bits
_965562198.doc
1110
Endereço de Multicast
_965562088.doc
0
Identificador da Rede
Identificador do Host
7 bits
24 bits
_965562161.doc
10
Identificador da Rede
Identificador do Host
14 bits
16 bits
_965561940.doc
11110
Não Definido
_965561911.doc
10
Identificador da Rede
Identificador do Host
14 bits
16 bits
_965561922.doc
110
Identificador da Rede
Identificador do Host
21 bits
8 bits
_965561902.doc
0
Identificador da Rede
Identificador do Host
7 bits
24 bits
_965561737.doc
1110
Endereço de Multicast
4 bits fixos usados para identificar a classe do endereço
_965561758.doc
11110Não Definido
5 bits fixos usados para identificar a classe do endereço
_965561718.doc
10
Identificador da Rede
Identificador do Host
14 bits
16 bits
2 bits fixos usados para identificar a classe do endereço
_959447465.doc
1110
Endereço de Multicast
4 bits fixos usados para identificar a classe do endereço
_965561553.doc
10
Identificador da Rede
Identificador do Host
14 bits
16 bits
2 bits fixos usados para identificar a classe do endereço
_965561645.doc
10
Identificador da Rede
Identificador do Host
14 bits
16 bits
2 bits fixos usados para identificar a classe do endereço
_959447501.doc
11110
Não Definido
5 bits fixos usados para identificar a classe do endereço
_959447016.doc
10
Identificador da Rede
Identificador do Host
14 bits
16 bits
2 bits fixos usados para identificar a classe do endereço
_959447395.doc
110
Identificador da Rede
Identificador do Host
21 bits
8 bits
3 bits fixos usados para identificar a classe do endereço
_959446901.doc
0
Identificador da Rede
Identificador do Host
7 bits
24 bits
1 bit fixo usado para identificar a classe do endereço