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Linux Essenciais and System Administration

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Key Knowledge Areas

Connecting machines and resources

Networking

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Configuração das ligações de Rede• Componentes de comunicação• Fluxo de Dados; Tipos de conexão; Topologia Fisica;

Categorias de Rede; ISP-NAPs;• Conceito de tarefas distribuidas por camadas• Organizações que estabelecem padrões e Padrão Internet• Arquitectura do modelo OSI e Decomposição OSI• Arquitectura do modelo TCP/IP e e Decomposição TCP/IP• Relação do modelo TCP/IP com o modelo OSI• Tipos de Endereços TCP/IP• ARP/RARP e TCP/UDP

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Componentes de comunicação

• Mensagem:Informação (dados) a serem transmitidos (texto, números, imagens, áudio, video)

• Emissor:dispositivo que envia a mensagem (computador, telefonia, televisor)

• Receptor:dispositivo que recebe a mensagem

• Meio de Transmissão:caminho fisico pelo qual uma mensagem trafega do emissor para o receptor

• Protocolo:Conjunto de regras que controla a comunicação de dados.Sem protocolo os dispositivos pode estar conectados, mas sem comunicar.

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Fluxo de Dados

A comunicação entre dois dispositivos pode ter três formas

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Uma rede possui dois ou mais dispositivos numa ligação. Existem dois tipos possiveis de ligação fisica.

Tipos de conexão

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Topologia Fisica

Topologia Fisica refere a maneira pela qual uma rede é organizada fisicamente.É a representação geométrica da relação de todas as ligações e os dispositivos da conexão entre si - designados por nós.

Existem quatro topologias básicas possiveis.

Malha Estrela Barramento Anel

Topologia

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MalhaEstrelaBarramentoAnelHibrida

Exemplo de Topologias Fisicas

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Categorias de Rede

Existem duas categorias principais de rede, redes locais e redes de ampla abrangência, geográficamente distribuidas.A categoria na qual um a rede pertence é determinada pelo seu tamanho.

LAN: Uma rede local privada que interliga dispositivos num escritório, prédio.O tamanho é limitado a alguns quilômetros, utiliza apenas um tipo de transmissão. A topologia mais comum é a de Barramento, Anel, ou Estrela.

WAN: Uma rede de ampla abragência que possibilita transmissão por grandes áreas geográficas.Assume duas formas WAN Comutada e WAN Ponto-a-Ponto.

WAN comutada: rede complexa que conecta os sistemas finais e, geralmente, é formada por um Router – um dispositivo de conexão entre redes – que se conecta a outra LAN ou WAN.

WAN ponto-a-ponto: contituida por uma linha alugada que conecta um computador ou uma LAN a um provedor de serviços de Internet (ISP).

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Interconexão de Redes: Internetwork: Sendo raro existirem LANs, WANs, ou MAN isoladas; elas estão conectadas entre si.Duas ou mais redes conectadas, designam-se por (i)nternet ou internetwork.

Rede Heterogênea:

quatro WANs e duas LANs

Redes Heterogêneas

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ISP - Provedores de Acesso à Internet

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Existindo necessidade de estabelecer um padrão na comunicação, esta cumpre um conceito de camadas ou degraus que ajuda a melhor distribuir as etapas contidas no processo.

Conceito de tarefas distribuidas por camadas

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ed Internet Society (ISOC)Internet Architecture Board (IAB)Internet Engineering Task Force (IETF)Internet Research Task Force (IRTF)Internet Assigned Numbers Authority (IANA)Names and Numbers (ICANN)

Organizações que estabelecem padrões

Organizações: A cooperação de organizações e agencias reguladoras internacionais permite apadronização de processos de informação e comunicação

Criação de PadrõesInstitute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)American National Standards Institute (ANSI)International Telecomunications Union – Telecommunications Standards Sector (ITU-IT)International Organization for Standardization (ISO)

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Padrão Internet

Standards: Um padrão internet é testado exaustivamente na sua especificidade. Existindo um procedimento pelo qual uma especificidade atinge o estatuto de padrão Internet. A especificação começa como um esboço (Internet Draft), ie. um documento sem estatuto oficial com seis meses de tempo de vida. Este Draft é publicado como um RFC (Request for Comment) para maturação e classificação de acordo com o seu nível.

Maturação RFC:

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ISO - OSI

Criado em 1947, a organização internacional International Standards Organization (ISO) introduz nos finais dos anos 70, um modelo em sistema aberto que verifica todos os aspectos da comunicação em rede. Open Systems Interconnection (OSI).

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Open System Interconnection: Constituido por sete camadas que definem as tarefas gerais efectuadas na comunicação em rede.

Arquitectura do modelo OSI

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Interação entre as camadas no modelo OSI

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Intercâmbio de informações no modelo OSI

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A camada física coordena as funções necessárias para transportar um fluxo de bits (0s ou 1s) de um hop para o seguinte através de um meio fisico.

Camada Física do modelo OSI

Tarefas na camada física:Caracteristicas físicas das interfaces e meio de transmissão; representação de bits; taxa de dados; sincronização de bits; configuração de linha;modo de transmissão; topologia física.

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A camada de enlace é responsável pela transferência de frames de um hop para o seguinte.

Camada de Enlace de Dados do modelo OSI

Tarefas na camada de enlace:

Empacotamento; endereçamento físico; controle de fluxo; controle de erros; controle de acesso.

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A comunicação na camada de enlace de dados ocorre entre dois nós adjacentes.

Camada de Enlace de Dados do modelo OSI

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A camada de rede é responsável pela entrega de pacotes individuaisdesde o host de origem até o host de destino.

Camada de Rede do modelo OSI

Tarefas na camada de rede:

Endereçamento lógico; encaminhamento ou comutação de pacotes (Routing).

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A camada de rede entrega o pacote desde a origem (A) até ao destino (F).Quando o pacote chega ao primeiro Router (B), este toma uma decisão baseado no destino final do pacote.

Camada de Rede do modelo OSI

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A camada de transporte é responsável pela entrega de uma mensagem, de um processo para outro.

Camada de Transporte do modelo OSI

Tarefas na camada de transporte:Endereçamento do ponto de acesso ao serviço (service-point addressing); segmentação e remontagem; controle da conexão; controle de fluxo; controle de erros de processo-a-processo.

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A camada de transporte efectua entrega confiável de processo a processo de uma mensagem.

Camada de Transporte do modelo OSI

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A camada de sessão é responsável pelo controle de diálogo e sincronização.

Camada de Sessão do modelo OSI

Tarefas na camada de sessão:

Controle de diálogo entre dois sistemas em half-duplex ou full-duplex; Pontos de sincronização ie. Verificação do fluxo de dados para garantir reenvio de dados falhados.

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A camada de apresentação responde pela sintaxe e semântica das informações trocadas.

Camada de Apresentação do modelo OSI

Tarefas na camada de Apresentação:Tradução para garantir interoperabilidade do fluxo de bits transmitidos; capacidade Criptografica para garantir conversão de informações noutro formato; Compressão para redução de bits contidos na transmissão de conteúdos.

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A camada de aplicação fornece interface com o utilizador e suporte aos serviços. Exemplo: um programa de tratamento de mensagens (X.400); serviços de directorias (X.500); transferência, acesso e gestão de arquivo (FTAM).

Camada de Aplicação do modelo OSI

Tarefas na camada de Aplicação:Terminal de rede virtual para acesso remoto; Transferência, acesso e gestão de ficheiros; Serviço de correio eletrónico; Serviços de directoria para acesso a dados distribuidos.

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TCP/IP

O Modelo TCP/IP

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Arquitectura TCP/IP

Transport

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Conjunto Protocolar TCP/IP

TCP UDP

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IGMP

ICMP

Network Interface

TCP/IP: Constituido por quatro camadas host-rede, internet, transporte e aplicação que definem as tarefas gerais efectuadas na comunicação em rede.

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Relação do modelo TCP/IP com o modelo OSI

TCP/IP:

O modelo OSI nunca foi adoptado na práctica, mas os nomes e os números das camadas perduraram para outros modelos.O Conjunto de protocolos TCP/IP embora baseado no seu próprio modelo estabelece definição na relação comparativa que mantêm com o modelo OSI.

Conjunto Protocolar TCP/IPTCP/IPOSI

TCP UDP

Ethernet Frame Relay

Token Ring ATM

Application

Transport

Network Interface

HTTP

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Transport

Network

Data-Link

Presentation

Session

Physical

Internet

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POP3

SNM

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IPv6IPv4ARP

IGMP ICMP

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Conjunto Protocolar TCP/IPTCP/IP

TCP UDP

Ethernet Frame Relay

Token Ring ATM

Application

Transport

Network Interface

HTTP

Internet

FTP

SMTP

DNS

POP3

SNM

P

IPv6IPv4ARP

IGMP

ICMP

Endereços Porta

Endereços Lógicos

Endereços Físicos

Relação do modelo TCP/IP com o endereçamento na rede

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Tipos de Endereços TCP/IP

Endereços Porta

Endereços Lógicos

Endereços Físicos

Endereços

07:01:02:01:2C:4B6-byte (12 digitos hexadecimais) como endereço físico

132.24.75.9endereço internet IPv4 de 4-byte (32-bits) em notação decimal

753endereço de porta de serviços 16-bit representado por valor decimal

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ARP/RARP

Endereços Físicos

Endereços Lógicos

Endereços Lógicos

Endereços Físicos

ARP RARP

ARP associa um endereço IP com um endereço físico MAC da NIC

RARP encontra o endereço lógico para uma maquina que apenasconhece o seu endereço físico

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Portas TCP/UDP

Portas conhecidas Dinâmicas ou privadas

Portas registadas

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Endereçamento IPv4• Estrutura IPv4• Relação da notação binária para decimal• Arquitectura de Endereçamento IPv4 por classe• Classes de Endereços• Netid / Hostid• Conçeito de Máscara nos endereços e a Mascara de Rede• Comunicação na mesma rede• Comunicação entre redes• Gateway pré-definido• Determinar endereçamento IP para rede local ou rede remota• Identificação do Endereço de Rede; Broadcast; Loopback

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Endereçamento IPv4

• Arquitectura de Endereçamento IPv4 sem classe• Caracteristicas do endereçamento Classless• Determinar endereços num bloco Classless• Exemplos de endereços num bloco Classless• Tabela CIDR• Identificação do Endereços privados• Endereços privados e NAT• O que é uma Subnet?• Subnet - Subnetting

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Estrutura IPv4

Endereços IPv4:

Um endereço IPv4 contêm 32 bitsOs endereços IPv4 são únicosO espaço de endereçamento do IPv4 é de 232 ou 4,294,967,296

Endereçamento decimal é para beneficio humano

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Relação da notação binária para decimal

Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

8-Bit Octet

Decimal Value

128 64 32 16 8 4 2 1

27 26 25 24 23 22 21 20

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Arquitectura de Endereçamento IPv4 por classe

Endereçamentos IPv4:

O Endereçamento quando começou usava o conceito de classes. Esta arquitectura é conhecida como Endereçamento por Classe.

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Classes de Endereços

No Endereçamento IPv4 por classe, o espaço de endereçamento é dividido em cinco classes: A, B, C, D, E

Notação binária Notação decimal

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Netid / Hostid

n = número de bits no ID de rede; h = número de bits no ID host.ID rede +ID host = 32 bits

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Netid / Hostid

Classe CRede Pequena

Classe BRede Média

Classe ARede Grande

Network ID Host ID

1 1 0xw y z

Network ID Host ID

1 0xw y z

Network ID Host ID

0xw y z

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Conçeito de Máscara nos endereços

Usado para determinar ID de Rede no endereço de rede IPv4

Endereço no bloco

Inicio do Endereço

Mascara

Classe Notação Binária Notação Decimal CIDR

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Mascara de Rede

ID de Rede

Mascara de Rede

Endereço IP

xw y z

192 168 44 0

xw y z

255 255 255 0

xw y z

192 168 44 32

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Comunicação na mesma rede

Computador BComputador A

IP: 192.168.55.23MAC: 00:43:D2:ED:1A:98

IP: 192.168.55.99MAC: 2C:33:85:C2:AA:32

Determina a rede local ou remota

Resolve IP destinatário para endereço

Endereça o pacote

Entrega de pacote no destinatário

1

2

3

4

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Gateway pre-definido

O Gateway pré-definido:

• É usado para encaminhar (route) pacotes para outras redes • É usado quando a tabela de encaminhamento interna ao cliente não tem

informação sobre a rede – subnet de destino.

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Comunicação entre redes

IP: 192.168.55.23MAC: 00:43:D2:ED:1A:98

IP: 192.168.37.99MAC: 2C:33:85:C2:AA:32

IP: 192.168.55.1MAC: 6B:11:43:75:CB:11

IP: 192.168.37.1MAC: 6B:11:43:75:CB:12

Determine a rede local e destinatária

Resolve IP do gateway pré-definido para endereço MAC

Endereça pacote para o gateway pré-definido

Resolve IP destinatário para endereço MAC

Endereça e entrega pacote ao destinatário

1

2

3

4

5

Computador BComputador A

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Como o computador determina o endereçamento IP para rede local ou rede remota

Aplica-se operador lógico AND no Endereço IP e na mascara de rede do host local e host destinatário.

10011111 11100000 00000000 00000000

10011111 11100000 00000111 1000000111111111 1111 1111 00000000 00000000

Endereço IP

Mascara Rede

Resultado

1 AND 1 = 1Outras combinações = 0Se resultado AND dos hosts de origem e destino forem iguais, o IP destinatário é local

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Identificação do Endereço de Rede

especifico Tudo a 0’s

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Identificação do Endereço de Broadcast

Tudo a 1’sespecifico

O Broadcast directo é usado quando um router envia uma mensagem para todos os hosts na rede local. Todos os hosts/router recebem e processam o pacote com um endereço de broadcast directo.

Endereço IP destinatário221.45.71.255Hostid: 255

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Identificação do Endereço de Broadcast

Tudo a 1’s

Quando o host envia um pacote para todos os hosts na mesma rede, e o pacote é bloqueado pelo router para o manter na rede local existe endereço de broadcast.

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Identificação do Endereço de Loopback

Processo 1 Processo 2

Endereço de Loopback oferece capacidade de retorno ao host que enviou o pacote.

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Endereçamentos IPv4:

Arquitectura de Endereçamento IPv4 sem classe

Em meados dos anos 90, uma nova arquitectura, chamada Endereçamento sem Classe foi introduzida.No entanto parte da internet ainda usa Endereçamento por Classe, embora esteja a ser substituido e seja considerado obsoleto pelo desperdicio de endereços nas classes..

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Caracteristicas do endereçamento Classless

No endereçamento sem classe (classless addressing variable-length) são atribuidos blocos que não pertencem a nenhuma classe nem necessáriamente terminam em 255.Nesta arquitectura todo o espaço de endereçamento é dividido em blocos de tamanhos diferentes que devem ser contíguos, um após o outro.O número de endereços no bloco deve ser uma potência de 2 (1,2,4,8,…)O primeiro endereço deve ser igualmente dívisivel pelo número de endereços.A mascara pode ter qualquer valor entre 0 e 32 bits.

Notação CIDR: x.y.z.t define um dos endereços e /n estipula a máscara.

Blocos de tamanho diferente

Espaço de endereçamento

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Determinar endereços num bloco Classless

O primeiro endereço num bloco pode ser encontrado configurando-seem 0 os 32-n bits mais à direita

O número de endereços no bloco é a diferença entre o último e o primeiro endereço. Aplicando-se a formula 2 32 -n.

O último endereço no bloco pode ser encontrado configurando-seem 1 os 32 –n bits mais à direita.

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Exemplos de endereços num bloco Classless

Um bloco de endereços foi atribuido a uma pequena organização.Um dos endereços é 205.16.37.39/28. Qual o primeiro endereço do bloco?

Pergunta:

A representação binária do endereço é 11001101 00010000 00100101 00100111Configurando-se em 0 os 32−28 bits 11001101 00010000 00100101 0010000

Ou 205.16.37.32.

Resposta:

Qual o último endereço do bloco?Pergunta:

A representação binária do endereço é 11001101 00010000 00100101 00100111Configurando-se em 1 os 32−28 bits 11001101 00010000 00100101 00101111

Ou 205.16.37.47.

Resposta:

Qual o número de endereços disponiveis para o bloco?Pergunta:

O valor de n=28 o que significa que o número de endereços é:2 32−28 ou 16.

Resposta:

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Determinar endereços num bloco Classless

Outra forma de determinar os endereços Classless é representar a mascara em número binário de 32-bits.No exemplo 205.16.37.39/28 a máscara /28 pode ser representada como:11111111 11111111 11111111 11110000 (vinte oito 1s e quatro 0s).

Primeiro endereço: Operador Lógico AND entre endereços e máscara.AND feito bit a bit, resultado lógico entre dois bits é 1 AND 1 = 1; qualquer outro é 0.

Último endereço: OR entre endereços atribuidos com complemento da máscara.OR feito bit a bit, resultado entre dois bits é 0 OR 0 = 0; qualquer outro é 1.O complemento dum número encontra-se mudando cada 1 para 0 e cada 0 para 1.

Número de endereços: complementando-se a mascara, interpretada como número decimal e adicionando-se 1.

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Exemplos de endereços num bloco Classless

Um bloco de endereços foi atribuido a uma pequena organização.Um dos endereços é 205.16.37.39/28. Qual o primeiro endereço do bloco?Pergunta:

Primeiro endereço: Operador Lógico AND entre endereços e máscara.AND feito bit a bit, resultado lógico entre dois bits é 1 AND 1 = 1; qualquer outro é 0

Resposta:

Qual o último endereço do bloco?Pergunta:

Último endereço: OR entre endereços atribuidos com complemento da máscara.OR feito bit a bit, resultado entre dois bits é 0 OR 0 = 0; qualquer outro é 1.O complemento dum número encontra-se mudando cada 1 para 0 e cada 0 para 1.

Resposta:

Qual o número de endereços disponiveis para o bloco?Pergunta:

Número de endereços: mascara complementar em número décimal + 1.Resposta:

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Tabela CIDR

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Identificação do Endereços privados

Existem três grupos de endereços privados

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Endereços privados e NAT

Utilização de translacção NAT num site com IP’s privados

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O que é uma Subnet?

Subnet 1131.107.10.0

Network Principal131.107.12.0

Subnet 2131.107.3.0

131.107.10.12

131.107.12.31

131.107.3.27

131.107.12.7

Router

Router

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Subnet - Subnetting

Objectivo das Subnets:

Quando uma organização a quem foi concedido um bloco de endereços quer criar clusters de redes – subnets – e dividir os endereços internos entre diferentes subnets.

Subnetting:

Subnetting refere-se á práctica de subdividir o espaço de endereçamento lógico do endereço de uma rede, extendendo a string de 1-bit usado na mascara de rede. Permitindo criar múltiplas subnets ou dominios de broadcast dentro do espaço de endereçamento original.

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Subnet - Subnetting

Hierarquia de 2 níveis: Sem uso de Subnet (prefixo de rede e sufixo do host)

Resto da Internet

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Subnet - Subnetting

Hierarquia de 3 ou mais níveis: Com utilização de subnetting para criação de Subnets internas ao espaço de endereçamento.

Resto da Internet

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Subnet - Subnetting

Sem subnetting

Com subnetting

Endereços na Rede

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Subnet - Subnetting

Mascaras de Rede

Sem subnetting

Com subnetting

Mascara pré-definida

Mascara Subnet

Mascara pré-definida

Mascara Subnet

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Subnet - Subnetting

Como são usados os bits numa máscara de rede com subnetting

Número de Subnets 254

Número de Hosts 254

Network ID Host ID

1

Subnet ID

0

128643216842

65,5348,1284,0642,0321,01650816,25632,512

0254

254

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Endereçamento IPv6• Arquitectura IPv6• Notação IPv6• Prefixos IPv6• Endereços reservados IPv6• Endereços Locais IPv6• Como os Computadores IPv6 recebem endereço de rede?• Tipos de endereços IPv6• Endereços Globais• Endereços Link-local• Endereços Únicos Locais• Tecnologias de transição para IPv6

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Arquitectura IPv6

Objectivo do Endereço IPv6:

Previsão do espaço do endereçamento IPv4 ficar esgotado num futuro próximo.IPv6 usa um endereço de 128-bit. Este espaço de endereçamento ofereçe 2128 ou 3.4 undecillion (3.4 x 1038) endereços únicos.

IPv6 está activo por pré-definição no Windows Vista e Windows Server 2008, e não requer quase nenhuma configuração.

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Notação IPv6

Endereço IPv6 em notação binária e notação hexadecimal pontuada

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Notação IPv6

Notação abreviada do Endereço IPv6

Endereço abreviado

Endereçomais abreviado

Original

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Prefixos IPv6

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Prefixos IPv6

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Prefixos IPv6

Prefixos para Endereço Unicast com base nos provedores de serviço

(GA)

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Prefixos para Endereço Multicast para definir um grupo de hosts

Prefixos IPv6

Ao contrário do IPv4, IPv6 não se basea em broadcasts de rede, para transmissão utiliza multicast ou anycast

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Endereços reservados IPv6

Endereços reservados

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Endereços Locais IPv6

Endereços locais

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Tipos de endereços IPv6

Tipos de endereços:

Endereços GlobaisEndereços Link-localEndereços únicos locais

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Endereços Globais

Endereços Globais (GA):São o equivalente aos endereços públicos IPv4 e são globalmente visiveis na porção IPv6 da Internet. O prefixo do endereço para as Gas é 2000::/3 – Primeiro valor do bloco entre 2000-3FFF em notação hexadecimal.

Exemplo: 2001:db8:21da:7:713e:a426:d167:37ab.

Subnet ID001 Global Routing Prefix Interface ID

48 bits 16 bits 64 bits

Public Topology Site Topology Interface Identifier

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Endereços Link-local

Endereços Link-Local (LLA):

Similares aos endereços com Automatic Private IP Addressing (APIPA: 169.254.0.0/16) no IPv4. Pois são endereços auto-configurados, não-routeáveis usados apenas para comunicação na subnet local.Ao contrário do APIPA o LLA permaneçe atribuido na placa de rede como endereço secundário independentemente de um ip routeavel ser atribuido.

Os LLA começam sempre com ‘fe80’ Exemplo: fe80::154d:3cd7:b33b:1bc1%13

Interface ID000 … 0001111 1110 10

10 bits 54 bits 64 bits

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Endereços Únicos Locais

Endereços Únicos Locais (ULAs):

São o equivalente aos endereços privados IPv4 (10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12, 192.168.0.0/16). Endereços routeaveis entre subnets na rede privada e não na rede pública.A estrutura ULA inicia sempre com ‘fd’. Exemplo: fd65:9abf:efb0:0001::0002

1111 110 Global IDL Subnet ID Interface ID

7 bits 40 bits 64 bits16 bits

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Como os Computadores IPv6 recebem endereço de rede?

IPv6 foi criado com objectivo de possuir configuração facilitada em relação ao IPv4. Embora seja possivel configuração manual (requerida pelos Routers), a maioria dos computadores possuem a configuração IPv6 atribuida automáticamente para uso em rede local.

Os computadores podem receber endereços IPv6 através dos Routers ou atravéz dos servidores DHCPv6.

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Endereço Autoconfigurável

Endereço Autoconfigurável pode ser:• Stateful• Stateless

Os estados Endereço Autoconfigurável indicam:• Tentative• Valid• Preferred• Deprecated• Invalid

Valid

Preferred Deprecated InvalidTentative

Preferred Lifetime

Valid Lifetime

Time

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Processo de Auto-configuração

Derive link-local address:FE80::[interface ID]

Send multicast neighbor solicitation with target address set to derived local-link address

Neighbor advertisement response received?

Initialize link-local address

Send router solicitation

Router advertisement response received?

Stop autoconfiguration

Use stateful address configuration protocol

SIM

NÃO

NÃO

SIM

Set hop limit, reachable time, retrans timer, MTU

Are prefix information options present?

Is managed address configuration flag set to 1?

Stop autoconfiguration

Process prefix options

SIM

NÃO

Is other stateful configuration flag set to 1?

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Tecnologias de transição para IPv6

Intra-site Automatic Tunnel Addressing Protocol (ISATAP):6to4:Teredo:

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Fim de sessão

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