Redes de Computadores: Dispositivos, Endereçamento e Protocolos

Roteadores

Principais Características

• Permitem o roteamento entre diferentes localidades ou VLANs diferentes;
• Trabalham na camada de Rede;
• Responsáveis pela comutação de pacotes;
• Largamente utilizados em redes de Longa Distância e na Internet;
• Mantêm as tabelas de roteamento;
• Controlam processos de roteamento dinâmicos.

Protocolos de Rede

Definem as regras (padrão) de comunicação em uma rede de computadores.

Protocolo SNMP

Transporta informações de objeto e comandos entre gerenciador e gerenciado.

Qualidade de Serviço (QoS)

É o requisito das aplicações, onde se exige que determinados parâmetros estejam dentro dos limites definidos.

Controle de Congestionamento e Características de QoS

• Exigência das aplicações;
• Característica do tráfego;
• Controle de admissão;
• Serviços integrados;
• Serviços diferenciados.

Endereçamento IP

Conceitos Básicos de Endereçamento IP

• Endereço IP: identificador de 32 bits para interface de hospedeiro e roteador;
• Interface: conexão entre hospedeiro/roteador e enlace físico;
• Roteadores normalmente têm várias interfaces;
• Hospedeiro normalmente tem uma interface;
• Rede: O endereço pelo qual nos referimos à rede (os bits de host ficam com 0);
• Broadcast: Endereço especial usado para enviar dados a todos os hosts da rede (os bits de host ficam com 1);
• Host: Os endereços designados aos dispositivos finais da rede (os bits destinados aos hosts ficam com qualquer combinação diferente das anteriores).

NAT (Network Address Translation)

Uma solução para a escassez de endereços IPs.

Endereços IP Privados

• 10.0.0.0/8;
• 172.16.0.0 a 172.31.0.0 /16;
• 192.168.0.0 /16.

Sub-redes

O que é uma Sub-rede?

• É a divisão lógica de grupos de redes dentro de uma rede das classes A, B ou C;
• A partir do momento que criamos sub-redes, o endereçamento passa a ser sem classe (CIDR);
• Utilizada para evitar o desperdício de alocação de endereços.

Endereços IP Reservados

• 0.0.0.0 – utilizado para roteamento padrão;
• 127.0.0.0/8 – reservado para loopback;
• 169.254.0.0/16 – Utilizado para Link Local;
• 192.0.2.0/24 – Utilizado para Testes e documentação.

IPv6

Agregação Global de Rotas

Permite a alocação de redes IPv6 de acordo com a região geográfica, evitando o crescimento desordenado das tabelas de roteamento no mundo.

Características do IPv6

• Endereçamento hierárquico de 128 bits;
• Simplificação do formato do cabeçalho;
• Melhor suporte para extensões e opções;
• Capacidade de identificação de fluxo - como mecanismo de QoS;
• Capacidade de autenticação e privacidade;
• Possibilita a abreviação de endereços;
• Representado na forma Hexadecimal;
• Organizado em 8 quartetos de 4 dígitos, separados por ( : );
• Cada quarteto possui 16 Bits;
• Exemplo: FE00:2340:1111:AAAA:0001:1234:5678:9ABC;
• Exemplo: FE00:0000:0000:0001:0000:0000:0000:0056.

Abreviações de Endereços IPv6

• FE00::1:0:0:0:56;
• FE00:0:0:1::56.

Tipos de Endereçamento IPv6

O IPv6 não possui classe.

• Unicast: Endereços atribuídos a interfaces individuais;
• Multicast: Endereço IP representa um grupo dinâmico de hosts;
• Anycast: É um endereço atribuído a mais de uma interface, tipicamente pertencendo a nós diferentes, sendo que um pacote enviado a esse endereço será entregue à interface mais próxima, de acordo com os protocolos de roteamento.

Hubs

Características do Hub

• Número de portas variável;
• Mantém um único domínio de colisão;
• Trabalham na camada física.

Vantagens do Hub

• Baixo custo;
• Plug And Play (sem necessidade de configuração).

Desvantagens do Hub

• Não cria segmentos de colisão;
• Half-duplex;
• Excesso de tráfego broadcast;
• Ideal para pequenos escritórios, que não demandam requisitos de disponibilidade e segurança.

Switches

Características do Switch

• Mantêm as tabelas MAC;
• Controlam loops de rede;
• Permitem a comunicação entre estações de trabalho e servidores;
• Trabalham na camada de Enlace e de Rede.

Vantagens do Switch

• Baixo Custo;
• Plug And Play (sem necessidade de configuração).

Desvantagens do Switch

• Não cria segmentos de colisão;
• Não possui suporte a VLANs;
• Sem gerenciamento.

Switches Multicamadas

Trabalham com as camadas de Enlace e Rede do modelo OSI.

Camadas da Rede

Camada de Acesso

Interface com dispositivos finais, como PCs, impressoras e telefones IP. Fornece um meio de conectar dispositivos à rede e controlar permissões.

Camada de Agregação ou Distribuição

Agrega os dados recebidos dos switches de acesso antes de serem transmitidos para a camada Central. Controla o fluxo do tráfego da rede usando políticas e realiza funções de roteamento entre VLANs.

Camada Central (Core)

É o backbone de alto desempenho da rede. Conecta através de roteamento extranets, WAN e Internet, utilizando protocolos de roteamento interior como OSPF ou EIGRP.

VLANs

É uma rede virtual que segmenta o domínio de broadcast em uma LAN.

Trunking

Permite o tráfego de mais de uma VLAN em uma única interface de rede. Geralmente utilizada na conexão entre switches.

Spanning Tree Protocol (STP)

Provê redundância de ligação à rede, permitindo que uma rede de comutação de camada 2 possa se recuperar de falhas, sem intervenção e em tempo hábil.

PPP (Point-to-Point Protocol)

• Acesso autenticado;
• Transmissão de pacotes de diversos protocolos;
• Conexões discadas à internet ou em links dedicados;
• PPPoA (PPP over ATM): Adaptação para funcionar em redes ATM (ADSL);
• PPPoE (PPP over Ethernet): Adaptação para funcionar em redes Ethernet.

Camada de Enlace de Dados na Internet

Características

• Pacotes separados, detecção de erros;
• Protocolo de controle de enlace (LCP);
• Protocolo de controle de rede.

Exemplos de Protocolos de Enlace de Dados

• Pacotes SONET;
• ADSL (linha digital assíncrona de assinante).

High-Level Data Link Control (HDLC)

Protocolo de enlace Ponto a Ponto padronizado pela ISO.

Tipos de Nós HDLC

• Primário: Controlam o enlace e geram comandos;
• Secundário: Estão sob o controle do nó primário, respondem aos comandos solicitados. Quando existe mais do que um nó secundário, o nó primário mantém uma ligação lógica independente para cada um;
• Combinados: Controlam o link, mas também respondem a comandos.

Tipos de Enlace Lógico HDLC

• ABM: Modo Assíncrono Balanceado;
• NRM: Modo de Resposta Normal;
• ARM: Modo de Resposta Assíncrono.

X.25

Criado em 1976, com revisões em 1980, 84, 88, 92 e 93. Dominou as comunicações WAN durante anos.

Características do X.25

• É Orientado à Conexão, garantindo ordem, sem perdas ou duplicações;
• É orientado a Bit;
• Síncrono e Full-Duplex;
• Padrões para as três primeiras camadas OSI: Física, Enlace, Rede.

Camadas do X.25

• Rede: Implementa mecanismos de controle de fluxo e de erros. Define os circuitos virtuais;
• Enlace: Ligação lógica do padrão X.25. Utiliza o LAPB (Link Access Procedure Balanced);
• Física: Especifica o nível físico de uma interface DTE/DCE.

Circuitos Virtuais X.25

São estabelecidos entre dispositivos DTE da rede X.25.

Tipos de Circuitos Virtuais X.25

• PVC (Permanent Virtual Circuit): Utilizado para tráfego de dados constante;
• SVC (Switched Virtual Circuit): É estabelecido sob demanda para tráfego esporádico.

Limitações do X.25

• Utilização de sinalização in-band para pacotes de controle/chamada (conexões);
• Multiplexação de circuitos virtuais na camada 3;
• Redundância no controle de fluxo e de erro (camadas 2 e 3);
• Overhead considerável;
• Não apropriado para sistemas de transmissão digital atuais (alta confiabilidade).