3a - interligacao de redes

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Redes de Computadores
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2.1
3 – Interligação de redes (Camada de rede)
3 – Interligação de redesInterligaInterligaçção de redesão de redes
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2/66Rui Silva
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3.1 – Conceitos de interligação de redes
3.1 Conceitos
Internetworking
InterligaInterligaçção de redesão de redes
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2.1
¾Introdução
InterligaInterligaçção de redesão de redes
™ Objectivos da interligação de redes através do protocolo IP (IP – Internet Protocol)
9Efectuar a interligação de redes utilizando um único protocolo, operando ao nível 3 OSI
9Todas as aplicações e protocolos superiores serão suportados pelo IP
9Criar um espaço de endereçamento global 
9Universalidade no endereçamento
9Escalável – Endereçamento hierárquico
9Simplicidade
9 Providencia serviço de rede datagrama não orientado à ligação (Best effort datagrams)
9 Independente da aplicação
9 As tarefas mais complexas (controlo de fluxo e congestão, fiabilidade, etc.) 
9Funcionamento Extremo a Extremo
são deixadas para o nível 4 ou superior do OSI (TCP ou Aplicação)
(“Saltzer J., End to End arguments in system design” ACM Transactions on Computer Systems)
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2.1
¾Introdução
InterligaInterligaçção de redesão de redes
™Modelo de interligação de redes IP
Implementado nos utilizadores (end systems) e nós de rede
TCP -> Funcionamento extremo a extremo
Modelo de interligação IP
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2.1
¾Introdução
InterligaInterligaçção de redesão de redes
™Funções básicas da camada de rede
Funções básicas da camada de rede
•Encaminhar pacotes ao longo da rede
( Os Protocolos de rede são implementados
em cada router e computador)
9Objectivos
9Funções
•Determinação do caminho
Qual a rota percorrida pelos pacotes da
origem para o destino ? - Algoritmos de 
encaminhamento
•Expedição (forwarding)
Transferir os pacotes da entrada do router
para a saída apropriada, o mais rápido
possível
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¾Introdução
InterligaInterligaçção de redesão de redes
™Modelo de serviço de rede da Internet
9Modelo datagrama (não orientado à ligação)
•Não há conceito de ligação ao nível de rede
•Pacotes encaminhados usando endereço de 
destino
9Hop by Hop routing. 
•Cada router recebe o pacote, analisa o endereço de destino
e entrega-o ao próximo router
•Os routers não sabem o estado das ligações extremo a 
extremo
•Best effort service
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
3.2 – IP (Internet Protocol)
3.2 Protocolo IP
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2.1
¾Protocolo IP
InterligaInterligaçção de redesão de redes Endereçamento
9Endereço IP
•Identificador de 32 bits
•Utilizado em sistemas terminais 
e interfaces de routers
9Interface
•Routers têm múltiplas interfaces
•Os sistemas terminais podem ter
múltiplas interfaces
•Os endereços IP estão associados às interfaces
e não aos sistemas terminais ou aos routers
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
™Notação - Dotted Decimal
9Divisão do endereço em 4 grupos de 8 bits
9Conversão binário-decimal de cada grupo de 8 bits
9Cada grupo de 8 bits no formato decimal separado por “.” => 172.16.122.204
Conversão binário-Decimal (Soma dos pesos dos bit’s a 1)
Notação
¾Protocolo IP
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
™Separação Rede-Host
Rede e Host
9Conceito de rede
•Internet -> Interligação de redes
•Cada interface de 1 router corresponde a uma
rede IP (“Endereço do Cabo”)
•Numa rede existem 1 ou vários Hosts
•Permite que a comunicação entre Hosts perten-
centes à mesma rede se efectue sem a interven-
ção do router.
Rede de computadores constituída por 3 redes IP, cujos endereços começam em 223.-> 
Os primeiros 24 bits identificam a rede os últimos 8 bits identificam o Host na rede
9Identificador da rede
•Bits mais significativos do endereço IP
9Identificador do Host
•Bits menos significativos do endereço IP
¾Protocolo IP
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
3.2.1 – Endereçamento por classes (Classfull)
3.2.1 Calssfull addressing
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
Endereçamento Classfull
™Classes de endereços (Endereços classfull ou por classes) 
9Regra do 1º Octeto para determinação da classe
MSB fixo a 0. 8 bits para rede 24 bits Host
De 00000000 a 01111111
Exemplo p/ classe A
0.0.0.0 -> Reservado para “default routes”
127.0.0.0 -> Reservado para “loopback”
Gamas válidas: 1 a 126
Classe B
MSB’s fixo a 10. 16 bits para rede 16 bits Host
Gamas: 128 a 191
Classe C
MSB’s fixo a 110. 24 bits para rede 8 bits Host
Gamas: 192 a 223
Classe D (MultiCast)
Gamas: 224 239
Network Boundary
Reservada p/ experiência
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
Nº Hosts e redes por classe
™Número de Hosts e redes por classe de endereçamento
9Classe A
(0xxxxxx) = 7 bits , menos a rede 0 e 127 = redes( ) 12627^2 =−•Nº de redes
•Nº de Hosts
24 bits , menos o 1º endereço – ´tudo a zeros que identifica a rede e o último endereço( ) 214.777.16224^2 =−tudo a 1’s que é o endereço broadcast = hosts.
9Classe B
•Nº de redes
(10xxxxxx.xxxxxxxx) = 14 bits = redes( ) 384.1614^2 =
•Nº de Hosts
16 bits , excepto o 1º e último endereço = hosts( ) 534.65216^2 =−
9Classe C
(110xxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx) = 21 bits rede = redes( ) 152.097.221^2 =
8 bits Host , excepto o 1º e último endereço = hosts. ( ) 25428^2 =−
Reservadas
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™Endereços especiais reservados
Endereço da rede
Broadcast Direccionado (Todos os hosts na subrede)
Broadcast local (Só tem efeito na LAN)
“default route”
Loopback
Identifica o host em determinada rede (subnet zero)
Broadcast todos os Host em todas as subnets
(RFC 1812 – Requirements for IPV4 Routers)
(RFC 791 DARPA IP Protocol Specification)
(RFC 1812 – Requirements for IPV4 Routers)
Rede SubRede Tudo a 1’s na subrede e HostTudo 1s
Broadcast directo mais abrangente
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™Interligaçãode duas redes de classes diferentes
Classe B Classe A
As tabelas de routing contêm 
automaticamente as redes
directamente ligadas
Atenção !
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16/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
Entidades reguladoras
™Entidades que controlam a distribuição dos endereços IP
9A nível mundial:
•INTERNIC (Internet information center) – www.internic.com
9A nível regional:
•Europa
•RIPE (Réseaux IP Européens)
•EUA
•ARIN (American Registry for Internet Numbers)
•ASIA
•APNIC (Asia Pacific Network Information Center)
9A nível local:
•ISP’s -> Obtêm blocos de endereços das autoridades regionais (RIPE, etc.)
•Organizações locais -> Obtém endereçamento (redes) dos ISP’s
•Grandes Organizações -> Podem obter endereços das autoridades regionais (RIPE, etc)
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
Endereçameto privado
™Endereçamento privado
9Endereços a ser utilizados em intranets
9Cada utilizador pode atribuir as redes que quiser
9São especificados no RFC 1918 – Private address space
Gamas de endereçamento privado (RFC 1918)
Classe A
Classe B
Classe C
Estas gamas de endereçamento não são encaminháveis na internet
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18/66Rui Silva
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™Subnetting – (FLSM – Fixed Length Subnet Mask)
9É utilizada para aumentar a flexibilidade no endereçamento
9Permite a introdução de outro nível hierárquico de endereçamento
9As classes B’s reservam 16 milhões de hosts, mesmo que só existam 2000
9Permite a alteração do número de redes e hosts, alterando o nº de bits utilizados
para a subnet e para os Hosts
9Necessita de máscara de rede, de modo a identificar a rede (subnet) no endereço IP
9Vai emprestar alguns bits da porção do host (múltiplos de 8) para identificar a rede .
Operação lógica AND entre Máscara e Endereço = Rede
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19/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
Subnetting
™Subnetting
Exemplo:
Necessito de 250 redes, cada uma com máximo de 254 hosts
-> Atribuição de 250 redes classe C ? (Já esgotadas)
-> Atribuição de 1 rede classe B (Ex: Rede 172.16.0.0)
9Posso subdividir a rede 172.16.0.0 entre 172.16.1.0 e 172.16.250.0
Dividi uma classe B em 250 subredes Æ (250 redes como se fossem classe C)
9Por cada subrede 172.16.x.0 posso atribuir 254 endereços
Obtenho 254 hosts por cada subrede
A rede 172.16.0.0 é denominada Major Network
As redes 172.16.x.0 são denominadas subnets
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20/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
Mascara de rede
9É utilizada para identificar a rede, no endereço IP de 32 bits
™Máscara de rede
9Os dispositivos de rede e hosts, determinam a rede, (contida no endereço IP) 
efectuando a operação AND entre o IP e a Máscara de rede
Mascara para classe B
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21/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™Máscara de rede ( Exemplo de utilização)
9Dada a rede 172.16.0.0 (Classe B) qual a máscara para 250 redes e 250 hosts por rede ?
= 255.255.255.0
9Necessito 8 bits para rede e 8 bits para hosts
172.16.x.200
255.255.255.0
172.16.x.0
AND
Ex: Host A envia dados para B: 172.16.2.160 255.255.255.0 -> 172.16.2.2 255.255.255.0
Host A necessita saber qual a rede de destino: Efetua “IP AND Máscara de rede”
O resultado é a rede : 172.16.2.0: Está na mesma subrede. Não envia para o router.
A
B
Os routers fazem a mesma operação ao receberem pacotes para determinar o interface de saída onde se localiza a rede de 
destino
Máscara estendida
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22/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™Máscara de rede
9Operação “AND” para obtenção da subrede
IP
Máscara
AND
= SUBREDE
O número da rede é estendido por 8 bits
9Notação: 172.16.2.0/24 -> Em que /24 indica o comprimento em bits da máscara de rede
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23/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
3.2.2 – CIDR (Classless InterDomain Routing) 
3.2.2 CIDR e VLSMs
e VLSM’s
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24/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™CIDR e VLSM’s (Mascaras de comprimento variável)
9Surgiu para permitir total flexibilidade no número de redes e hosts para qualquer endereço IP
™VLSM
9A parte do endereço que identifica a rede tem um tamanho arbitrário 
(No endereçamento classfull apenas eram permitidos múltiplos de 8 bits)
9O formato do endereço é: a.b.c.d/x em que x representa o nº de bits identificadores da rede
x é denominado prefixo de rede.
A rede e respectiva máscara seria: 200.23.16.0 255.255.254.0
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25/66Rui Silva
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™CIDR e VLSM’s (Mascaras de comprimento variável)
9Admitamos a subnet 172.16.1.0/24 , da rede 172.16.0.0/16
10101100.00010000.00000001.00000000
172 16 1 0
Rede Host
Fico com 8 bits da parte do Hosts para
subdividir em mais subredes
10101100.00010000.00000001.00000000
Host
“Roubando” 2 bits ao Host, fico com várias 
subredes dentro da subrede 172.16.1.0/24
172 16 1 0
= Várias 172.16.1.0 /2610101100.00010000.00000001.01
10101100.00010000.00000001.10
10101100.00010000.00000001.11 422 2 ==n
Nº subredes adicionais:
Nº Hosts por cada subrede: 622222 6 =−=−n1ª subnet: 172.16.1.0 /26 255.255.255.1922ª subnet: 172.16.1.64/26 255.255..255.192
3ª subnet: 172.16.1.128/26 255.255.255.192
Rede
Subnets da rede VLSM: 172.16.1.0/26
O 1º Host é reservado para endereço da subnet
O último Host é reservado para endereço broadcast4ª subnet: 172.16.1.192/26 255.255.255.192
(*) Ver Nota no slide seguinte
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26/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™CIDR e VLSM’s (Mascaras de comprimento variável)
9Notas adicionais
9Inicialmente não era aconselhada a utilização da “subnet” zero ou “um”, ou seja todos os endereços
que contenham tudo a zeros ou tudo a uns, na porção que identifica a subnet (Ver RFC 1009)
9A fórmula de cálculo para o nº de subnets e hosts era dada por:
22 Subnets Nº −= n (as 2 subnets subraídas são as que contêm tudo zero ou um na sua porção de endereço IP)
9Isto justificava-se pelo facto de os protocolos de encaminhamento IP funcionarem por classes 
não contendo informação sobre a máscara de rede. 
Deste modo, para os endereços pertencentes à major network 172.16.0.0/16 e à sua subnet 172.16.0.0/24 
(zero) não é possível distinguir entre os brodcasts para todas as subnets (172.16.255.255/16) e os 
broadcasts para a sub-net que é identificada com todos os bits a um (172.16.255.255/24)
9Os protocolos actualmente não funcionam por classes, contendo sempre informação sobre a máscara
de rede, eliminando o problema anterior. ( Ver RFC 1812 e 1878 para mais detalhes)
9Ao longo dos próximos capítulos, se nada for dito em contrário, será assumida a nova versão de
cálculo do nº de redes utilizando VLSM’s (Protocolos ignoram a classe e contêm a máscara)
n2 Subnets Nº =
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27/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™VLSMs – Exemplo de aplicação
9Foi atribuído ao departamento de radiotecnia da escola, o seguinte bloco de
Rede 1 (LAN)
Rede 2 (LAN)
Rede 3 (LAN)
Rede 4 (LAN)
Rede 5 (LAN)
Rede 6 (Série PTP)
Rede 7 (Série PTP)
Rede 8 (Série PTP)
endereçamento: 172.16.8.0/21
25 utilizadores
18 utilizadores
30 utilizadores
145 utilizadores
251 utilizadores
9Utilizando VLSM’s atribua o endereçamento conveniente às redes da figura:
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28/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™VLSMs – Exemplo de aplicação
9Resposta:
9Tenho 2 redes com 145 e 251 utilizadores: A potência de 2 mais próxima é 8 (28-2=254)
- Necessito de duas subredes (rede 1 e 2) com 8 bits para Hosts = /24.
9Tenho 3 redes com 25, 28 e 30 utilizadores: A potência de 2 mais próxima é 5 (25-2=30)
- Necessito de três subredes (rede 3,4 e5 ) com 5 bits para Hosts = /27.
9Tenho 3 redes ponto a ponto (2 endereços) A potência 2 mais próxima é 2 (22-2=2)
- Necessito de três subredes (rede 6,7,8 ) com 2 bits para Hosts = /30.
91ª Iteração: Atribuir 2 blocos contíguos /24 à rede 1 e 2. (1ª e 2ª Subnet)
92ª Iteração: Dividir o 3º bloco /24 em 6 subnets / 27, e atribuir 3 contíguas às redes 2,4 e 5 
93ª Iteração: Dividir o 6º bloco /24 em 6 subnets / 30, e atribui-los às redes 6,7 e 8 
Permite margem de crescimento para mais redes remotas 
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29/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™VLSMs – Exemplo de aplicação
9Resposta:
9Com 172.16.8.0 /21 obtenho 8 subredes /24
10101100.00010000.00001 000.00000000 8
10101100.00010000.00001 001.00000000 9
10101100.00010000.00001 010.00000000 10
10101100.00010000.00001 011.00000000 11
10101100.00010000.00001 100.00000000 12
10101100.00010000.00001 101.00000000 13
10101100.00010000.00001 110.00000000 14
10101100.00010000.00001 111.00000000 15
172 16 8 0 Subrede
/21
/24
Gamas utilizáveis 172.16.8.0/24
a 172.16.15.0/24
Atribuir as subredes 172.16.8.0 /24 e 172.16.9.0 /24 às LAN’s 1 e 2 respectivamente
8 bit
9Para conseguir 8 bits para hosts aumento a máscara para /24 (Roubo 3 bits ao Host = 23-2=6)
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30/66Rui Silva
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™VLSMs – Exemplo de aplicação
9Resposta:
9Com 172.16.11.0 /24 obtenho 8 subredes /27 (Roubo 3 bits ao Host = 23-2=6)
10101100.00010000.00001 010.00000000 0
10101100.00010000.00001 010.00100000 32
10101100.00010000.00001 010.01000000 64
10101100.00010000.00001 010.01100000 96
10101100.00010000.00001 010.10000000 128
10101100.00010000.00001 010.10100000 160
10101100.00010000.00001 010.11000000 192
10101100.00010000.00001 010.11100000 224
172 16 10 0 Subrede
/24
/27
Subredes: 172.16.10.0/27
a 172.16.11.224/27
Atribuir as subredes 172.16.10.0 /27 , 172.16.10.32 /27 e 172.16.10.64 /27
Às LAN’s 3, 4 e 5 respectivamente -> Sobram as 96, 128,160…224
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31/66Rui Silva
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InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™VLSMs – Exemplo de aplicação
9Resposta:
9Com 172.16.10.224 /27 obtenho 8 subredes /30 (Roubo 3 bits ao Host = 23-2=6)
10101100.00010000.00001 010.111001 00 228
10101100.00010000.00001 010.111010 00 232
10101100.00010000.00001 010.111011 00 236
10101100.00010000.00001 010.111100 00 240
10101100.00010000.00001 010.111101 00 244
10101100.00010000.00001 010.111110 00 248
10101100.00010000.00001 010.111111 00 252
172 16 10 224 Subrede
/27
/30
Gamas utilizáveis 172.16.10.224 /30
a 172.16.10.252 /30
Atribuir as subredes 172.16.10.224 /30 , 172.16.10.228 /30 e 172.16.11.232 /30
Aos interfaces PTP -> redes 6, 7 e 8 respectivamente 
9Para permitir margem de crescimento dos sites remotos utilizo a mais alta /27 livre para n=30
10101100.00010000.00001 010.111000 00 224
Redes de Computadores
32/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
Sumarização
™Sumarização
9A sumarização consiste no agrupamento de blocos de endereços de modo a reduzir
as tabelas de routing dos routers
Apenas anuncia 1 prefixo
172.16.12.0 /22
Quatro redes /24 E1
S1
S2
172.16.12.0 /24 E1
Rede Interface
172.16.13.0 /24
172.16.14.0 /24
172.16.15.0 /24
E1
S1
S2
Tabela Routing D 172.16.12.0 /22 S1
Rede Interface
Tabela Routing E
S1
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33/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Endereçamento IP
™Sumarização
9A sumarização é calculada com base no nº de bits comuns a todos os blocos de endereços
Entre 172.16.12.0 e 172.16.15.0 existem 
22 bits em comum.
A sumarização é feita em 172.16.12.0 /22
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34/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
™Formato datagrama IP
Formato datagrama IP
Header de (4x5) 20 bytes
excluindo campo opções
Opções: Pode ir até 40 bytes
¾Protocolo IP
16 bit8 bit4 bit
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35/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
3.2.3 – Fragmentação e reassemblagem
3.2.3 Fragmentação
dos pacotes IP
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36/66Rui Silva
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
™Fragmentação e reassemblagem
Fragmentação
9IP Pode trabalhar sobre diversos meios físicos
•Cada rede impõe diferentes tamanhos máx. de pacotes
•Ethernet: 1500 bytes
denominado MTU (Maximum Transfer Unit)
•FDDI: 4464 bytes
•X.25 e SLIP:576 bytes
•Os datagramas IP com tamanho superior ao MTU
do interface são fragmentados na rede
•Um datagrama transforma-se em vários datagramas
•São “reassemblados” no destino final
¾Protocolo IP
MTU = HeaderIP + PayloadIP
•Valores típicos de MTU por interface
•Por cada fragmento de um pacote original é adicionado
novo Header: Problemas Overhead + processamento adicional ATENÇÃO
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37/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
™Fragmentação e reassemblagem
9Identificação dos fragmentos relacionados 
9É efectuada através de campos no cabeçalho IP
Identificador do pacote: 3 bits: 1º não usado
2º bit: DF bit. Se a “1” indica que o pacote não deve ser
fragmentado: Cada pacote que chegue a um router, com 
DF = 1 e maior que o MTU é descartado.
Igual para todos os fragmentos
do mesmo pacote
3º bit: MF bit. (More Fragment). Indica ao destino se 
existem mais fragmentos do mesmo pacote. Caso 1, há
mais fragmentos. Caso 0 é o último fragmento
¾Protocolo IP
13 bits: Posição do fragmento no pacote
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38/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
™Fragmentação e reassemblagem
9Calculo da fragmentação de um pacote
9Campo Fragment Offset só tem 13 bits: dá um valor para contagem máximo de 213 = 8192
9Este valor é multiplicado por 8 -> 8192*8 = 65536 bytes -> máximo que é
9Problema:
9O comprimento máximo dos dados num fragmento tem que ser múltiplo inteiro de 8
9Cálculo do offset: - Posição relativa do fragmento relativamente ao pacote original
Offset = Soma de todos os payloads dos pacotes anteriores fragmentados
possível fragmentar
excepto para o último fragmento
9Implica: O Payload de todos pacotes (fragmentos) cujo bit M=1 tem que ser
divisível por 8
Ou seja: O meu Payload somado ao Fragment Offset = Tamanho total to pacote até aqui.
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39/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
9Exemplo:
9Para um pacote de dados IP com 1504 bytes incluindo cabeçalho, ser enviado através de uma ligação X.25 com 
MTU = 576, qual o comprimento L, ID, M bit e valores de offset para cada fragmento ?
™Fragmentação e reassemblagem
20 1484
20 552
576 – 20 = 556 556 não é múltiplo de 8.
ID = K L=1504 Offset = 0bytes
ID=K L=572 M=1 Off =0MTU=576
Payload: = 
O múltiplo de 8 mais próximo é 552
M=1 -> Não é o último fragmento
Offset = 0: Não há fragmentos anteriores
20 552 ID=K L=572 M=1 Off =69MTU=576
Payload: = Igual ao anterior (Máximo do pacote) 
M=1 -> Não é o último fragmento
Offset = 69*8 = 552: A soma dos payloads anteriores
é 552
20 380 ID=K L=400 M=0 Off =138MTU=576
Payload: = Cabe o restante do pacote (380 bytes) 
M=0 -> É o último fragmento
Offset = 138*8 = 1104: A soma dos payloads anteriores
é 1104
Header Payload
Payload
Payload
Header
Header
M=0 Pacote original
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40/66Rui Silva
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
3.2.4 – ARP (Address Resolution Protocol)
3.2.4 ARP
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41/66Rui Silva
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
ARP
™ARP – Address resolution Protocol
9Numa rede local (LAN) é necessário conhecer o endereço MAC de destino
Quero enviar p/ 10.1.1.3
Qual o MAC Address?
Rede 10.1.1.0 /24
10.1.1.1 /24
10.1.1.2 /24
10.1.1.3 /24
10.1.2.2 /24
10.1.2.1 /24
Rede 10.1.2.0 /24
9Os Hosts e Routers numa rede IP mantêm uma tabela que mapeia endereços IP a endereços MAC
™Características
9Protocolo request / reply “peer to peer”
9Request é enviado em tramas MAC Broadcast. Reply enviado em tramas MAC Unicast
chamada Arp Cache
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42/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
Rede 10.1.1.0 /24
10.1.1.1 /24
10.1.1.2 /24
10.1.1.3 /24
10.1.2.2 /24
10.1.2.1 /24
Rede 10.1.2.0 /24
™ARP – Address resolution Protocol
9Construção das tabelas ARP (Arp Cache)
1
1 A envia dados para o router. Apenas conhece
o endereço IP. Envia uma mensagem ARP
Request (Broadcast a nível MAC)
2 Router responde com ARP Reply
Para o endereço MAC Unicast originador
A resposta contêm o seu endereço MAC
2
Request
Reply
10.1.1.3 0260.8c01.3333
IP Hardware Address
Tabela ARP Host A
10.1.1.1 0260.8c01.4444
Timeout
240 s Após Timout são automaticamente apagados da cache.
240 s
Comando para ver tabelas ARP Windows: arp -a
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43/66Rui Silva
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
™ARP – Address resolution Protocol
9Formato da trama
HARDWARE TYPE - Identificação da rede física (Ethernet = 1)
PROTOCOL TYPE - Identificação do protocolo de nível rede
(IP = 0x8000)
HLEN - Dimensão dos endereços da rede física (Ethernet = 6)
PLEN - Dimensão dos endereços do protocolo de 
encaminhamento (IP = 4)
OPERATION - Tipo da trama (ARP Rq, ARP Rpl, RARP Rq, 
RARP Rpl)
SENDER HA - Endereço físico (MAC) de origem
SENDER IP – Endereço IP dp originador da mensagem ARP 
TARGET HA - Endereço físico (MAC) de destino
TARGET IP – Endereço IP de destino, ao qual o originador
pretende obter o MAC de destino
Formato mensagem
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44/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
™ARP – Address resolution Protocol
9Exemplo operação – ARP Request
Não sabe qual o MAC de destino (Request)
IP de destino ao qual necessita saber o MAC
MAC Origem
Não sabe o MAC destino
Exemplos Operação
Opcode = 1 (Request)
Envia BROADCAST
Mensagem ARP Começa Aqui
Trama Ethernet ( Nível MAC) Começa Aqui
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45/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
™ARP – Address resolution Protocol
9Exemplo operação
Mensagem ARP Começa Aqui
Trama Ethernet ( Nível MAC) Começa Aqui
Na resposta é UNICAST
Sabe o MAC de Origem do pedido
Este é o MAC pedido
Opcode = 2 (Reply)
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46/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
3.2.5 – ICMP (Internet Control Message Protocol)
3.2.5 ICMP
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47/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
ICMP
™ICMP – Internet Control Message Protocol
•Reporte de erros
para transferir informação de controlo
9Utilizado pelos Hosts e Routers
a nível de rede
•Endereço, porto, protocolo não atingível
•Teste de conectividade IP 
•Pedido / resposta de eco (comando PING)
•Mensagens ICMP são transportadas
em datagramas IP
Tipo de mensagem
Código da mensagem
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48/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
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2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
Formato mensagem
™ICMP – Internet Control Message Protocol
9Formato mensagem “echo request / reply”-> Utilizadas pelo comando “ping”
Identifier: Distingue entre aplicações na mesma máquina (Ex: diferentes echo servers)
Seq. Number: Distinção entre mensagens da mesma aplicação (Ex: Request / Reply)
Nota: Ver exemplo pág 591 Livro - Echo Request / Reply com o EtherReal
Redes de Computadores
49/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
™ICMP – Internet Control Message Protocol
9Exemplo operação – ICMP echo Request
Nº Sequência identifica o pedido
Redes de Computadores
50/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
™ICMP – Internet Control Message Protocol
9Exemplo operação – ICMP echo Reply
Nº Sequência relaciona a resposta com o pedido
Redes de Computadores
51/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
3.2.6 – DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol
3.2.6 DHCP
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52/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
¾Objectivo:
•Permitir que um sistema terminalobtenha dinamicamente o seu endereço IP de um 
servidor da rede quando se liga à rede
•Pode renovar o empréstimo de um endereço em uso
•Permite reutilização de endereços (apenas mantém o endereço quando está ligado)
•Suporta utilizadores móveis que queiram ligar-se à rede
¾Resumo do DHCP:
•Sistema terminal envia msg em difusão .DHCP discover.
•Servidor de DHCP responde com msg .DHCP offer.
•Sistema terminal pede endereço IP: msg .DHCP request.
•Servidor DHCP envia endereço: msg .DHCP ack.
™DHCP
Redes de Computadores
53/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
™DHCP
9Cenário Cliente – Servidor DHCP
Redes de Computadores
54/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
9Cenário Cliente – Servidor DHCP
™DHCP Qual o end DHCP?
Selecção do DHCP server
Cliente escolheu DHCP server
Inicia a negociação com o DHCP 
Server escolhido
(Podem existir vários)
(Ex: 1ª Offer recebida)
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55/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
3.2.7 – NAT (Network Address Translator) 
3.2.7 NAT
Redes de Computadores
56/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
NAT
™NAT – Network Address Translator
9Objectivo: Permitir conectividade entre redes privadas e públicas (Internet)
Endereçamento privado (RFC 1918)Endereçamento RIPE (Ex: Internet)
Rede 10.0.0.0 /24
9Espaço de endereçamento privado (RFC 1918) não é encaminhado na internet
9Para haver conectividade, cada computador teria que ter um endereço registado RIPE (público)
Os endereços de origem na rede local (privada) são modificados sem notificar a rede
NAT Router
exterior (internet)
Rede Local privadaInternet
Redes de Computadores
57/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
™NAT – Network Address Translator
9Tipos de NAT
1 - NAT simples ou 1 para 1
•É mantida uma tabela de correspondência entre os endereços IP de origem privados e públicos (tabela NAT)
9Estático
9Dinâmico
•A correspondência de endereços IP de origem privados e públicos atribuida pelo administrador de rede
•A Cada computador da rede local é atribuída uma correspondência fixa entre endereço privado e público
•A correspondência de endereços IP de origem privados e públicos atribuida automáticamente pelo router
dentro de uma gama definida pelo administrador de rede)
•Cada computador local pode sair com diferentes endereços de origem, dentro da gama (rede) atribuida
2 - NAT “n para 1” (ou com “overload”) -> Também pode ser: n para y com y<n
•Vários computadores na rede local saem para o exterior com um único endereço IP
•A unicidade dos endereços é mantida, adicionando o porto de origem da aplicação ao endereço IP local
•O router NAT passa a actuar ao nível 4 do OSI.
•É mantida uma tabela de correspondência entre os endereços(Origem-Destino) IP:Porto de origem
Tipos de NAT
•Também pode ser estático ou dinâmico
Redes de Computadores
58/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
3.2.7.1 – NAT Simples (1->1)
3.2.7.1 NAT Simples (1->1)
Redes de Computadores
59/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
™NAT – Network Address Translator
9Operação NAT simples (End. Origem) 1 – Host A (1.1.1.1) envia pacote para B (9.6.7.3)
2 – O Pacote chega ao router, que analiza a 
tabela de NAT
3 – O Router substitui o endereço de origem do 
pacote IP -> Privado 1.1.1.1 pelo endereço 
Publico 2.2.2.2 e encaminha o pacote.
4 – Host B recebe o pacote e responde ao 
Host 1.1.1.1 recorrendo ao endereço de 
origem recebido (2.2.2.2) passa a D.A.
5 – Router recebe o pacote efectua uma 
pesquisa na tabela de NAT (chave = End. 
Publico). Subsitui o endereço de destino do 
pacote para o Privado 1.1.1.1
6 – Host A (1.1.1.1) recebe o pacote
Resposta
Operação
Pedido
Nota: SA = Source Address (Endereço de origem)
DA = Destination Address (Endereço de destino)
Redes de Computadores
60/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
3.2.7.2 – NAT N para 1
4.2.6.1 NAT N->1
Redes de Computadores
61/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
Operação
™NAT – Network Address Translator
9Operação NAT N->1 
Redes de Computadores
62/66Rui Silva
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4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
•Guardar (na tabela de tradução NAT) todos os pares de tradução (endereço IP de origem, #porto)
™NAT – Network Address Translator
9Implementação NAT N->1 (Overload)
•Datagramas que saem: substituir (endereço IP de rigem, #porto) de cada datagrama que sai por
(endereço IP do NAT, novo #porto)
•clientes/servidores remotos responderão usando como endereço de destino
(endereço IP do NAT, novo #porto).
•Datagramas de entrada: substituir (endereço IP do NAT, novo #porto) nos campos de destino de cada
datagrama que chega, o valor correspondente de (endereço IP de origem, #porto)
guardado na tabela do NAT
9Um router NAT deve:
para (endereço IP do NAT, novo #porto)
Redes de Computadores
63/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
InterligaInterligaçção de redesão de redes
¾Protocolo IP
™NAT – Network Address Translator
9Considerações
ƒCampo do porto tem 16 bits
•Teóricamente permite 65535 ligações simultâneas com um único endereço público!
ƒO router NAT tenta preservar o porto de origem da aplicação para criar um identificador único
•Caso o porto de origem já esteja em uso, o router atribui o próximo endereço de porto livre
ƒA tradução de endereços NAT é controversa
•Viola o argumento extremo a extremo
•A possibilidade de suporte de NAT tem que ser levada em conta pelos programadores de
aplicações. (Ver RFC1631 http://www.ietf.org/rfc/rfc1631.txt?number=1631)
•Processamento adicional e atrasos desnecessários na rede 
ƒA escassez de endereços será resolvida pelo IPV6
•O router passa a ter que operar ao nível 4 do OSI
•Esconde os endereços locais (Uma forma de segurança que na prática só gera confusão e
dificulta pesquisa de problemas nas redes)
Redes de Computadores
64/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
93 Interligação de redes (Camada de rede)
¾Resumo
•Introdução
•Protocolo IP
•Formato do endereço
•ARP
•Endereçamento por classes (Classfull)
•Notação
•Subredes
•Operação e funcionamento
•Sumarização
•Conceitos
•Exemplos de Operação
•Cálculo de VLSM’s
InterligaInterligaçção de redesão de redes
•Entidades reguladoras 
•Endereços Especiais e reservados
•CIDR e VLSM’s
•Datagrama IP
•Formato
•Fragmentação
•ICMP
•Conceitos
•Exemplos de Operação
•DHCP
•Exemplos de Operação
•Conceitos
•NAT
•NAT 1 para 1
•Exemplos de Operação
•NAT N para 1
•Exemplos de Operação
Redes de Computadores
65/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
¾¾ReferênciasReferências
99LeonLeon Garcia Garcia –– CommunicationCommunication NetworksNetworks,Cap. VI , Cap. VI 
99DehavenDehaven, , JenniferJennifer –– RoutingRouting TCP/IP TCP/IP VolVol I I -- Cisco Cisco SystemsSystems CCIE Professional CCIE Professional DevelopmentDevelopment ((CapCap I)I)
InterligaInterligaçção de redesão de redes
99KuroseKurose andand RossRoss –– ComputerComputer NetworkingNetworking -- A top A top downdown approachapproach featuringfeaturing thethe internetinternet ((CapCap IV IV NetworkNetwork LayerLayer))
99Comer, Comer, DouglasDouglas –– InternetworkingInternetworking WithWith TCP/IP , TCP/IP , principlesprinciples protocolsprotocols andand architecturesarchitectures (Cap. III, IV , V, IX e X)(Cap. III, IV , V, IX e X)
99TanembaumTanembaum –– ComputerComputer NetworksNetworks 4rd 4rd EditionEdition (Cap. V (Cap. V NetworkNetwork LayerLayer))
99ZininZinin –– Cisco IP Cisco IP RoutingRouting –– PacketPacket ForwardingForwarding andand IntraIntra--DomainDomain RoutingRouting ProtocolsProtocols ((CapCap I)I)
99RFC 791 RFC 791 –– IP Internet DARPA Internet IP Internet DARPA Internet ProgramProgram SpecificationSpecification, , UniversityUniversity SouthSouth CaliforniaCalifornia 19811981
99RFC1812 RFC1812 –– ““RequirementsRequirements for IPV4 for IPV4 RoutersRouters””. F. . F. BackerBacker Cisco Cisco SystemsSystems 19951995
99RFC1918 RFC1918 –– ““AddressAddress AllocationAllocation for for privateprivate InternetsInternets””. Y. . Y. RekhterRekhter Cisco Cisco SystemsSystems 19961996
99RFC 1631 RFC 1631 –– ““TheThe IP IP NetworkNetwork AddressAddress TranslatorTranslator””. K. . K. EgevangEgevang CrayCray CommunicationsCommunications 19941994
99RFC 1518 RFC 1518 –– ““An Architecture for IP Address Allocation with CIDR ””. . Y. Y. RekhterRekhter IBM 1993
99RFC 1519 RFC 1519 –– ““CIDR an Address Assignment and Aggregation Strategy ””. . V. Fuller Barret 1993
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Redes de Computadores
66/66Rui Silva
Responsável: Data: Pág.:
4ª Ano 1º Semestre 2006 / 2007
Versão
2.1
FIMFIM