PJI3 20201
Projeto Integrador III
Professor: Marcus Franco (marcus.franco@ifsc.edu.br)
Encontros: 2a feira/19:00, 4a feira/19:00
Atendimento paralelo: segundas e quintas - (17:30 a 18:30)
PPC Curso Técnico Subsequente de Telecomunicações
10/02/2020: Apresentação da disciplina.
| Aula 1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Apresentação da disciplinaIntrodução ao problema de estudoA disciplina de Projeto Integrador 3 tem como assunto principal as tecnologias de enlace e rede que podem ser usadas para implantar redes locais e redes de acesso. Além disso, uma introdução à redes WAN faz parte do programa da disciplina.
AtividadeNesta primeira aula o objetivo é descrever as características do serviço a ser oferecido pelo provedor, e pensar na infraestrutura necessária para que seja implantado. Isso inclui investigar o que os provedores que já existem tem oferecido para seus clientes, e que tecnologias eles utilizam. Ao final da aula, deveremos ter:
Tabela de provedores existentes (Grande Florianópolis)
|
12/02/2020: Endereçamento IPv4. Configuração Estática e Dinâmica
| Aula 2 |
|---|
|
Configuração de endereçosO endereço IP de um host pode ser configurado de forma estática ou dinâmica. No primeiro caso, o usuário predefine o endereço IP no próprio equipamento. No segundo, o equipamento usa um protocolo especial de configuração para obter sua configuração de rede.
Configuração estáticaA configuração estática envolve um usuário gravar a configuração de rede de forma persistente na memória do host. Cada tipo de equipamento apresenta um procedimento diferente para armazenar a configuração de rede estática. Por exemplo, em computadores com sistema operacional Linux da família Debian (tais como Debian, Ubuntu, Mint e muitos outros), a configuração de rede fica armazenada no arquivo /etc/network/interfaces: iface eth0 inet static
address 10.1.23.19
netmask 255.255.255.0
gateway 10.1.23.254
router# configure terminal
router(config)# interface e0
router(config-if)# ip address 10.1.23.19 255.255.255.0
router(config-if)# exit
router(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.23.254
router(config)# exit
router# write memory
router# write terminal
Building configuration...
Current configuration : 472 bytes
!
version 12.3
!
hostname Router
!
interface Ethernet0
ip address 10.1.23.19 255.255.255.0
!
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.1.23.254
Configuração dinâmicaUm host pode obter suas informações de rede dinamicamente por meio do protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Desta forma, não há necessidade de o usuário saber as informações de rede necessárias para configurar corretamente seu equipamento. Isso torna possível também centralizar e automatizar a distribuição de endereços de rede para hosts. Se alguma das informações precisar ser modificada (ex: o roteador default), basta alterá-las no serviço DHCP para que toda a rede seja eventualmente reconfigurada. A maioria dos equipamentos de usuários vem de fábrica com configuração de rede dinâmica. Isso vale para computadores pessoais, em que os sistemas operacionais detectam as interfaces de rede e as configuram com DHCP, smartphones, tablets, câmeras IP, ATA e telefones IP, impressoras, e possivelmente outros equipamentos. Em computadores pessoais com sistemas operacionais Linux da família Debian, uma interface pode ser configurada dinamicamente se for declarada em /etc/network/interfaces desta forma: iface eth0 inet dhcp
Protocolo DHCPDHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) é um protocolo para obtenção automática de configuração de rede, usado por computadores que acessam fisicamente uma rede. Esses computadores são tipicamente máquinas de usuários, que podem usar a rede esporadicamente (ex: usuários ocm seus laptops, com acesso via rede cabeada ou sem-fio), ou mesmo computadores fixos da rede. O principal objetivo do DHCP é fornecer um endereço IP, a máscara de rede, o endereço IP do roteador default e um ou mais endereços de servidores DNS. Assim, um novo computador que acesse a rede pode obter essa configuração sem a intervenção do usuário. Para esse serviço pode haver um ou mais servidores DHCP. Um computador que precise obter sua configuração de rede envia mensagens DHCPDISCOVER em broadcast para o port UDP 67. Um servidor DHCP, ao receber tais mensagens, responde com uma mensagem DHCPOFFER também em broadcast, contendo uma configuração de rede ofertada. O computador então envia novamente em broadcast uma mensagem DHCPREQUEST, requisitando o endereço IP ofertado pelo servidor. Finalmente, o servidor responde com uma mensagem DHCPACK, completando a configuração do computador cliente. Como a configuração tem um tempo de validade (chamado de lease time), o cliente deve periodicamente renová-la junto ao servidor DHCP, para poder continuar usando-a. O diagrama abaixo mostra simplificadamente esse comportamento:
O servidor DHCP identifica cada cliente pelo seu endereço MAC. Assim, o DHCP está fortemente relacionado a redes locais IEEE 802.3 (Ethernet) e IEEE 802.11 (WiFi). Servidor DHCPEm uma rede local em que hosts devem obter sua configuração de rede dinamicamente, deve haver ao menos um servidor DHCP. Esse serviço costuma estar disponibilizado em equipamentos de rede, tais como pontos de acesso sem-fio e roteadores. Por exemplo, o roteador sem-fio TP-Link WDR 4300 oferece esse serviço, que pode ser configurado e ativado por meio de sua interface de gerenciamento.
# tempos de concessão, em segundos
default-lease-time 600;
max-lease-time 7200;
# Algumas opções de uso comum
option subnet-mask 255.255.255.0;
option broadcast-address 192.168.1.255;
option routers 192.168.1.1;
option domain-name-servers 191.36.8.2, 191.36.8.3;
option domain-name "sj.ifsc.edu.br";
# subrede 192.168.1.0/24 com duas faixas de endereços a serem concedidos:
# 192.168.1.100 a 192.168.1.150
# 192.168.1.190 a 192.168.1.240
subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.1.100 192.168.2.150;
range 192.168.1.190 192.168.2.240;
}
AtividadeObjetivo
Roteiro 01: configuração de endereços
Tomando como base a rede do laboratório mostrada na figura, realize estes procedimentos em a máquina virtual "Gráfico-3":
|
17/02/2020: Roteamento Estático e Dinâmico
| Aula 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Subredes IPUma subrede IP é representada por um prefixo de rede e uma máscara. O prefixo são os N bits mais significativos comuns a todos os endereços IP contidos em uma subrede (lembre que um endereço IP tem 32 bits). A máscara informa quantos bits tem o prefixo. A combinação de prefixo de rede e máscara funciona da seguinte forma: Imagine que exista uma subrede contendo os endereços de 192.168.2.0 até 192.168.2.255. Se representarmos esses endereços em binário, podemos ver que os 24 bits mais significativos são os mesmos para todos os endereços:
Encaminhamento IPTodo host é capaz de realizar uma função da camada de rede chamada de encaminhamento IP (IP forwarding). O encaminhamento é feito quando um host recebe um datagrama IP, e precisa decidir o que fazer com ele. O destino do datagrama depende do endereço de destino contido em seu cabeçalho IP.
A tabela de rotas a seguir foi obtida em um computador com sistema operacional Linux. aluno@M1:~$ route -n
Tabela de Roteamento IP do Kernel
Destino Roteador MáscaraGen. Opções Métrica Ref Uso Iface
0.0.0.0 191.36.9.254 0.0.0.0 UG 0 0 0 enp0s25
169.254.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 U 1000 0 0 enp0s25
191.36.9.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 enp0s25
192.168.2.64 191.36.9.1 255.255.255.192 U 0 0 0 enp0s25
Supondo que esse host tenha que encaminhar um datagrama com endereço de destino 8.8.8.8, a busca por uma rota adequada seria esta:
Roteamento estáticoCada host ligado a Internet possui uma tabela de rotas. É pelo conteúdo dessa tabela que ele sabe como transmitir os pacotes para cada destino. Em seu computador, você pode visualizar essa tabela da seguinte forma: # Isto funciona em qualquer *nix que se preze ...
netstat -rn
aluno@M1:~> ifconfig eth1 192.168.10.1 netmask 255.255.255.0
aluno@M1::~> netstat -rn
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface
192.168.10.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 eth1
127.0.0.0 0.0.0.0 255.0.0.0 U 0 0 0 lo
Obs: ao menos próximo roteador ou interface de rede precisam ser especificados.
# adiciona a rota default, que passa pelo roteador 192.168.10.100
route add default gw 192.168.10.100
# este comando tem o mesmo efeito que o anterior ...
route add -net 0.0.0.0/0 gw 192.168.10.100
Roteamento dinâmicoRoteamento dinâmico é definido como a capacidade de roteamento automático por uma rede. No roteamento estático, como visto, as possibilidades de rota são definidas por meio de uma tabela de roteamento fixa definida manualmente. No entanto, no roteamento dinâmico as tabelas de roteamento são construídas automaticamente pelo sistema, e mantidas constantemente atualizadas devido a comunicação entre os roteadores participantes da rede. Sendo assim, uma rede que utilize algum protocolo de roteamento dinâmico é sensível a qualquer mudança de topologia da rede, sendo capaz de adaptar-se rapidamente a um novo padrão de rotas. Em outras palavras, um protocolo de roteamento dinâmico pode ser definido como uma maneira que um roteador fala com seus vizinhos a fim de compartilhar informações sobre rotas disponíveis na rede. A partir da capacidade de auto organização, o roteamento dinâmico deve ser capaz de procurar a melhor rota alternativa para um fluxo de dados, quando determinados roteadores se tornam inacessíveis ou estejam congestionados. O roteamento dinâmico dentro de uma rede pertencente a uma organização é chamado de roteamento interno', e o roteamento entre redes de diferentes oragnizações é denominado roteamento externo. O roteamento externo acontece no núcleo da Internet, e envolve um número muito grande de roteadores e hosts. Um dos protocolos clássicos de roteamento interno é o protocolo RIP. Por apresentar tempo convergência relativamente longo, o RIP se aplica a pequenas redes. Outro protocolo de roteamento interno se chama OSPF, o qual apresenta rápida convergência e é usado em redes maiores. Protocolo RIPO protocolo RIP (Routing Information Protocol) é um protocolo baseado na técnica vetor de distância, pois compartilha tabelas de distâncias entre roteadores vizinhos, para que cada roteador possa atualizar sua tabela de roteamento. O protocolo RIP foi um dos primeiros protocolos de roteamento baseado em vetor de distância aplicado a uma grande variedade de sistemas. O RIP possui as seguintes características principais de funcionamento:
A lógica de funcionamento do RIP é baseada em roteadores ativos, configurados como roteadores que realizam comunicação das rotas aos demais, e roteadores passivos que não disseminam mensagens porém atualizam suas rotas quando recebem informações atualizadas.
Um roteador ativo mantém uma tabela de roteamento que possui os identificadores e IPs dos roteadores vizinhos, a rota de acesso, e um número inteiro que representa a distância do roteador até determinada rede. As tabelas são anunciadas para todos os roteadores da rede. O envio das tabelas de roteamento pelos roteadores acontece por broadcast em intervalos de tempo geralmente definidos para 30 segundos. Quando um nó recebe uma informação atualizada de determinado roteador vizinho, substitui sua tabela pela tabela atualizada. Para indicar a distância até uma determinada rede, o protocolo RIP utiliza uma métrica baseada em contagem de saltos, ou seja, quantos roteadores existem entre o roteador de origem e a rede de destino.
Exemplo RIP (De A para F)Neste exemplo um determinado nó A deseja se comunicar com o nó E.
Agora B e C enviam suas tabelas atualizadas para A, E e D respectivamente. Logo A, E, D atualizam suas tabelas e enviam por broadcast para todos os roteadores.
E envia sua tabela atualizada para F, que atualiza sua tabela.
F atualiza sua tabela e envia para todos.
Quando A recebe a tabela atualizada de F, atualiza sua própria tabela. A seguir temos a tabela do A depois da atualização.
AtividadesRoteiro 02: Subredes e roteamento estáticoEstes experimentos devem ser realizados no Netkit2, que deve ser executado na máquina real. Para esquentar: uma rede mais simples:
Praticamente a mesma rede, mas com um roteador a mais:
Roteamento estático entre redes das equipes
Roteamento dinâmico (com o RIP)
Baseado no diagrama da Figura, usaremos serviços para rodar os protocolos de roteamento RIP, de tal modo que as tabelas estáticas de roteamento não mais serão necessárias e o sistema se auto recuperará da queda de um único enlace (nesse caso). Em cada roteador o software Quagga é responsável por executar o protocolo de roteamento.
|
19/02/2020: Roteamento Estático e Dinâmico (Continuação)
| Aula 4 |
|---|
|
|
26/02/2020: Roteamento Estático e Dinâmico (Continuação)
| Aula 5 |
|---|
|
|
02/03/2020: Endereçamento IPv6, roteamento estático e dinâmico
| Aula 6 |
|---|
|
Endereços IPv4 têm 32 bits e são capazes de endereçarem até pouco mais de 4 bilhões de hosts, e isso parecia mais do que suficiente quando o protocolo IP foi criado, nos primórdios da Internet. Mas desde os anos 1990, quando se massificou essa rede, constatou-se que os endereços IPv4 se esgotariam num horizonte próximo. Para evitar esse problema, e possibilitar que a Internet continuasse se expandindo (e também por outros motivos), foi criado o protocolo IPv6, cujos endereços têm 128 bits. Essa questão está bem descrita na introdução do livro Laboratório de IPv6: Considerando que a concepção da Internet data da década de 70 e que, de lá para cá, houve uma explosão inesperada do seu uso, o IPv4 mostrou-se inadequado para acompanhar esta evolução.Uma das deficiências mais apontadas do IPv4 foi o espaço de endereçamento baseado num valor inteiro de 32 bits, que é tipicamente representado por quatro octetos em decimal, sendo possível disponibilizar apenas 4.294.967.296 endereços IPV4 diferentes. Para contornar essa deficiência, inúmeras soluções paliativas foram propostas e adotadas, como por exemplo o NAT (Network Address Solution) e o CIDR (Classless InterDomain Routing). Contudo, à medida que novas tecnologias de redes surgiram e o IP continuava sendo um dos protocolos chaves para sua operação, outras deficiências começaram a ser detectadas, especialmente aquelas referentes à segurança e ao suporte a parâmetros de QoS (Quality of Service) e mobilidade. Como consequência, no inicio da década de 90 é publicada a proposta da nova geração do IP (IPng – IP next generation) ou IPv6. Este novo protocolo traz a solução para muitas das deficiências de seu predecessor, o IPv4, incluindo espaço de endereçamento de 128 bits gerando a possibilidade de 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456 endereços disponíveis, suporte a roteamento e segmentação de pacotes na estação origem, suporte a mobilidade e mecanismos de segurança.
Endereço IPV6Um endereço IPV6 possui 128 bits disponíveis para endereçar hosts, possibilitando 340 undecilhões de endereços possíveis. Para se ter uma ideia do que isto representa, se convertêssemos cada IPv6 possível em um cm2, poderíamos envolver toda a superfície do planeta Terra com 7 camadas de endereços..
Adoção no BrasilO Brasil está entre os 10 países com maior adoção de IPv6, segundo o Google:
Tipos de Endereços IPV6
Endereços Unicast
Link Local pode ser usado apenas no enlace específico onde a interface está conectada, o endereço link local é atribuído automaticamente utilizando o prefixo FE80::/64. Os 64 bits reservados para a identificação da interface são configurados utilizando o formato IEEE EUI-64. Vale ressaltar que os roteadores não devem encaminhar para outros enlaces, pacotes que possuam como origem ou destino um endereço link-local.
Atualmente, está reservada para atribuição de endereços a faixa 2000::/3 (001), ou seja, 3 primeiros bits utilizados para registros da faixa 2000. Equivalente aos endereços públicos IPv4, o endereço global unicast é globalmente roteável e acessível na Internet IPv6. Ele é constituído por três partes: o prefixo de roteamento global, utilizado para identificar o tamanho do bloco atribuído a uma rede; a identificação da sub-rede, utilizada para identificar um enlace em uma rede; e a identificação da interface, que deve identificar de forma única uma interface dentro de um enlace.Sua estrutura foi projetada para utilizar os 64 bits mais a esquerda para identificação da rede e os 64 bits mais a direita para identificação da interface. Endereço Multicast
O IPV6 não possui endereço broadcast, e sim multicast. Endereços multicast são utilizados para identificar grupos de interfaces, sendo que cada interface pode pertencer a mais de um grupo. Os pacotes enviados para esses endereço são entregues a todos as interfaces que compõe o grupo. Seu funcionamento é similar ao do broadcast, dado que um único pacote é enviado a vários hosts, diferenciando-se apenas pelo fato de que no broadcast o pacote é enviado a todos os hosts da rede, sem exceção, enquanto que no multicast apenas um grupo de hosts receberá esse pacote. Cabeçalho IPV6
O cabeçalho IPv6 possui menos informações, quando comparado ao cabeçalho IPv4. Várias informações foram removidas do cabeçalho IPV6, como por exemplo o checksum, considerado uma informação desnecessária uma vez que o controle de erro é atribuído às camadas inferiores. Os campos presentes no cabeçalho IPV6 são definidos a seguir:
Auto-configuração de endereços
SLAACCom SLAAC, um host IPv6 tem a capacidade de auto-configurar seu endereço em uma subrede. Com isso, facilita-se a configuração de rede de um equipamento, pois torna-se desnecessário obter e definir manualmente seu endereço IPv6, além de outras informações tais como máscara de rede, gateway e servidores DNS. No entanto, isso depende de o gateway (ou algum outro equipamento) fornecer essas informações de configuração para os hosts em sua(s) subrede(s). Isso não é novidade, pois em redes IPv4 o serviço DHCP tem exatamente esse papel. Porém, com o surgimento de IPv6, a auto-configuração se tornou uma função do próprio protocolo de rede. Em redes IPv4, DHCP é um serviço que depende de softwares específicos tanto nos hosts (clientes) quanto no servidor. A auto-configuração IPv6 é muito mais simples, e não demanda nenhum software adicional nos hosts. A autoconfiguração do IPV6, chamada stateless, é o procedimento com que os hosts de uma subrede podem definir seus próprios endereços, baseados em informações locais (ex: endereço MAC de sua interfaces de rede Ethernet, Wifi, ou Bluetooth), e em informações recebidas de roteadores, denominadas mensagens Router Advertisement. Sendo assim, o roteador é o responsável por fornecer informações sobre a SUBrede para que seja possível que hosts que nela residem se autoconfigurem. A autoconfiguração do IPV6 é chamada de stateless porque o roteador não mantém nenhum registro sobre a configuração de cada host. Isso é consequência da capacidade dos hosts se autoconfigurarem apenas sabendo a subrede a que pertencem. No entanto, para que seja possível a autoconfiguração em redes baseadas em IPV6, duas etapas de configuração devem ser aplicadas, sendo elas:
Protocolo NDP (Neighbor Discovery Protocol)A auto-configuração IPv6 depende do protocolo NDP, implementado usando mensagens ICMPv6. De acordo com este tutorial do site IPv6.br, no caso da autoconfiguração de hosts, o protocolo fornece suporte para a realização de três funcionalidades:
DHCPv6
default-lease-time 600;
max-lease-time 7200;
subnet6 2001:db8::/64 {
range6 2001:db8::1234 2001:db8::abcd;
option dhcp6.name-servers 2001:db8::abc;
}
AtividadesObjetivos:
Para realizar estas atividades serão necessários alguns comandos:
Roteiro 03: Endereçamento IPv6, roteamento estático e dinâmicoParte 1: Endereços IPv6
Parte 2: Experimento com uma rede IPv6Estes experimentos devem ser realizados no Netkit2, que deve ser executado na máquina real.
Praticamente a mesma rede, mas com um roteador a mais:
Parte 3: SLAAC
Parte 4: DHCPv6
Parte 5: Roteamento dinâmico com IPV6 (com o RIPNG)
Baseado no diagrama da Figura, usaremos serviços para rodar os protocolos de roteamento RIP a partir do Quagga, de tal modo que as tabelas estáticas de roteamento não mais serão necessárias e o sistema se auto recuperará da queda de um único enlace (nesse caso).
O arquivo redeipv6.conf possui a configuração da rede a ser executada com o Netkit2. Observe que nessa configuração já está inserida a definição dos default gateway de cada pc.
|
