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Aula-19NAT, IP Mvel e MPLS

Prof. Dr. S. Motoyama

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NAT Network address translation

Datagramas com origem ou destinonesta rede possuem endereo

10.0.0/24 para origem, destino(usualmente)

Todos os datagramas que saem da redelocal possuem o mesmo e nico endereo IP

do NAT de origem: 138.76.29.7,nmeros diferentes de portas de origem

10.0.0.1

10.0.0.2

10.0.0.3

10.0.0.4

138.76.29.7

Rede local(ex.: rede domstica)

10.0.0/24

Resto daInternet

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NAT Network address translation

Motivao: redes locais podem utilizar apenas um endereo IP:

No preciso alocar uma gama de endereos do ISP: apenas um endereo IP usado para todos os dispositivos

Podem-se alterar os endereos dos dispositivos na rede local sem precisar notificar o mundo exterior

Pode-se mudar de ISP sem alterar os endereos dos dispositivos na rede local

Dispositivos da rede local no so explicitamente endereveis ou visveis pelo mundo exterior (um adicional de segurana).

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NAT Network address translation

Implementao: o roteador NAT deve:

Datagramas que saem: substituir (endereo IP de origem, porta #) de cada datagrama para (endereo IP do NAT, nova porta #)

. . . clientes/servidores remotos respondero usando (endereo IP do NAT, nova porta #) como endereo de destino.

Lembrar (na tabela de traduo do NAT) cada (endereo IP de origem, porta #) para o par de traduo (endereo IP do NAT, nova porta #).

Datagramas que chegam: substituir (endereo IP do NAT, nova porta #) nos campos de destino de cada datagrama pelos correspondentes (endereo IP de origem, porta #) armazenados da tabela NAT

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NAT Network address translation

1: hospedeiro 10.0.0.1 envia datagramapara 128.119.40, 80

2: Roteador NATsubstitui end. origemdo datagram de10.0.0.1, 3345 para138.76.29.7, 5001,atualiza a tabela

3: Resposta chegaendereo de destino:138.76.29.7, 5001

4: Roteador NATsubstitui o endereo dedestino do datagramade 138.76.29.7, 5001para 10.0.0.1, 3345

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NAT Network address translation

Campo nmero de porta com 16 bits: 60.000 conexes simultneas com um nico endereo de LAN

NAT controverso: Roteadores deveriam processar somente at a camada 3 Violao do argumento fim-a-fim A possibilidade de NAT deve ser levada em conta pelos

desenvolvedores de aplicaes, ex., aplicaes P2P A escassez de endereos deveria ser resolvida pelo IPv6

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IP mvel: vocabulrio

Endereo permanente:endereo na rede local; pode sempre ser usado paraalcanar o usurio mvelex., 128.119.40.186

Agente nativo ou local: entidade queimplementa as funes de mobilidadeem benefcio do usurio mvelquando ele est remoto

Rede nativa ou local: lar permanente do usurio(ex., 128.119.40/24)

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IP mvel: vocabulrioRede visitada: rede na qual o usuriomvel se encontra num certo momento(ex.,79.129.13/24)

Agente externo: entidade narede visitada queimplementa funes de mobilidade em benefcio do usurio mvel.

Correspondente: quer se comunicar com o usuriomvel

Endereo permanente: ficaconstante (ex., 128.119.40.186)

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Como contatar o mvel

Roteamento indireto: comunicao do correspondente ao usurio mvel passa pelo agente local; ento enviada ao remoto

Roteamento direto: correspondente obtm o endereo care-of-address do usurio mvel e transmite diretamente para ele

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Mobilidade: Registro

wide area network

Rede localRede visitada

1

O usurio mvelcontata o Agenteexterno ao entrarna rede visitada

2

Agente externo contata agente nativo: este usurio mvel est residente naminha rede

Resultado final: Agente externo sabe sobre o usurio mvel Agente local conhece a localizao do usurio mvel

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Roteamento indireto

Correspondente enderea pacotesusando o endereo local do usurio mvel

Agente local intercepta ospacotes e envia ao agenteexterno

Agente externo recebepacotes e encaminha aousurio mvel

Usurio mvelrespondediretamento aocorrespondente

Tnel

Redelocal

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Roteamento indireto: Tnel

Pacote de agente externo para o mvel

Endereo Permanente: 128.119.40.186

Care-of address: 79.129.13.2

dest: 128.119.40.186

Pacote enviado pelocorrespondente

dest: 79.129.13.2 dest: 128.119.40.186

Pacote enviado de agente local para agenteexterno: um pacote dentro de um pacote.

dest: 128.119.40.186

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Roteamento indireto Usurio mvel usa dois endereos: Endereo permanente: usado pelo correspondente (assim, a

localizao do usurio mvel transparente para o correspondente) Care-of-address: usado pelo agente local para enviar datagramas ao

usurio mvel As funes do agente externo podem ser feitas pelo prprio usurio mvel Roteamento triangular: correspondente-rede local-usurio mvel

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Roteamento indireto: Mudana para outra rede

Suponha que o usurio mvel se mova para outra rede Registra com novo agente Novo agente externo registra com agente local Agente local atualiza care-of-address para o usurio mvel Pacotes continuam a ser enviados ao usurio mvel (mas com novo

care-of-address)

Mobilidade, a mudana de rede remota transparente: conexes em curso podem ser mantidas!

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Roteamento direto

Correspondente pede, recebe endereo do agente externo do usurio mvel

Correspon-dente enviaao agente externo

Agente externo recebe pacotes, enviaao usurio mvel

Usurio mvelrespondediretamente aocorrespondente

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Roteamento direto

Resolve problemado roteamentotriangular

No transparentepara o correspondente: correspondentedeve obter o care-of-address do agente externo O que ocorre se o

usurio mvel muda de rede visitada?

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Roteamento direto: Mudana de rede Agente externo ncora: AE (agente externo) na primeira rede

visitada Dados sempre so roteados primeiro para o AE ncora Quando o usurio mvel muda: novo AE arranja para ter os dados

enviados pelo AE anterior (encadeamento)

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MPLS - Motivao

Uma outra tcnica de integrao de servios. A rede ATM relativamente complexa, necessita de novos equipamentos e uma nova filosofia de gerenciamento. A rede ATM levou muito tempo para a sua padronizao. Houve um crescimento exponencial da Internet na ltima dcada. Surgimento de novas aplicaes (voip, multimdia, etc) na Internet. Necessidade de garantir uma certa qualidade de servio a essas novas aplicaes. Desenvolvimento de uma rede baseada na tecnologia utilizada na Internet, mas com alta capacidade de comutao e com garantia na qualidade de servio.

MPLS - Elementos Bsicos

LERLSR

LER

LERLER

LER

LER

LSR LSR

LSR

LER - Label Edge RouterRoteador de borda- Classifica os pacotes- Rotula os pacotes

LSR - Label Switching RouterRoteador de Rtulos- Comuta pacotes utilizando os rtulos

Nuvem MPLS

LER

MPLS - Princpio de Operao

LERLSR

LER

LERLER

LER

LER

LER

LSR LSR

LSR

Nuvem MPLS

LAN

LAN

1. Estabelece caminho entre a rede origen e a rede destino, utilizando, por ex o protocolo de roteamento OSPF.

2. Estabelece os rtulos a seremutilizados na rede para fins de comutao em cada roteador.O protocolo para essa finalidadepode ser LDP (Label Distribution Protocol), RSVP, BGP.

3. LER recebe o pacote de uma LAN e acrescentaum rtulo.

4. LSR comutapacote, atravs dapermutao de rtulos.

5. LER de egressoremove o rtulo eentrega o pacote

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Exemplo de Distribuio de Informao de Roteamento

Roteador

Roteador

PrefixoEnderereo Int.

153.55 2

163.85 2

... Roteador

PrefixoEnderereo Int.

153.55 1

...

Roteador

PrefixoEnderereo Int.

153.55 1

163.85 2

...

153.55

1

2

2 153.55 pode ser alcanadoatravs desse roteador

153.55 e 163.85 podem ser alcanadosatravs desse roteador.

163.85 pode ser alcanadoatravs desse roteador.

163.85

Atualizao de rotasutilizando o protocoloOSPF.

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Exemplo de Encaminhamento de pacotena rede tradicional

Roteador

Roteador

PrefixoEnderereo Int.

153.55 2

163.85 2

... Roteador

PrefixoEnderereo Int.

153.55 1

...

Roteador

PrefixoEnderereo Int.

153.55 1

163.85 2

...

153.55

1

2

2

163.85153.55.33.6 Dados

153.55.33.6 Dados

153.55.33.6 Dados

153.55.33.6 Dados

Pacote enviado utilizandoendereo IP.

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Exemplo de Distribuio de Informao de Roteamento em MPLS

Roteador Roteador 1

2

2

Roteador163.85

Roteador153.55

PrefixoEnderereo Int.

153.55 2

163.85 2

...

RotEn

RotSai

PrefixoEnderereo Int.

153.55 1

163.85 2

...

RotEn

RotSai

PrefixoEnderereo Int.

153.55 1

...

RotEn

RotSai

153.55 pode ser alcanadoatravs desse roteador

163.85 pode ser alcanadoatravs desse roteador.

153.55 e 163.85 podem ser alcanadosatravs desse roteador.

Atualizao de rotasutilizando o protocoloOSPF.

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Exemplo de Distribuio de Informao de Labels em MPLS

Roteador Roteador 1

2

2

Roteador163.85

Roteador153.55

PrefixoEnderereo Int.

153.55 2

163.85 2

...

RotEn

RotSai

PrefixoEnderereo Int.

153.55 1

163.85 2

...

RotEn

RotSai

PrefixoEnderereo Int.

153.55 1

...

RotEn

RotSai

Use label 8 para 153.55

Use label 2 para 163.85

Use label 3 para 153.55 e 5 para 163.85

Distribuio de labels,utilizando o protocoloLDP.

3

5

8

2

8

3

5

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Exemplo de Encaminhamento de pacotena rede MPLS

Roteador Roteador 1

2

2

Roteador163.85

Roteador153.55

PrefixoEnderereo Int.

153.55 2

163.85 2

...

RotEn

RotSai

PrefixoEnderereo Int.

153.55 1

163.85 2

...

RotEn

RotSai

PrefixoEnderereo Int.

153.55 1

...

RotEn

RotSai

3

5

8

2

8

3

5

153.55.33.6 Dados 153.55.33.6 Dados3

153.55.33.6 Dados8153.55.33.6 Dados

Roteador utilizao label para comutar.Insere um label na saida.

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Posio do LabelO label pode ser colocado:

- no lugar de VPI/VCI no caso de utilizar a infra-estrutura ATM- no lugar de DLCI no caso de utilizar o Frame Relay- entre a camada enlace de dados (L2) e a camada rede (L3).

Posio no cabealho da clula

Posio no cabealho PPP

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Switch ATM como LSR

Roteadores conectadosentre si usando um overlayde circuitos virtuais emuma rede ATM

Comutadores ATM trans-formados em LSR. No h necessidade de mantercircuitos virtuais entre osroteadores. No h modifi-cao no hardware, somenteno software

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Roteamento Explcito Eng. de Trfego

Exemplo: Seja a rede mostrada abaixo com formato de peixe.

MPLS permite fazer um roteamento com caminho escolhido, utilizando oprotocolo RSVP (resource reservation protocol). Por ex., um caminho R1,R3, R6 e R7 e um outro caminho R2, R4, R5 e R7. No roteamento IP, essescaminhos seriam iguais.

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Redes Privadas Virtuais e TneisMPLS e fcil de montar tneis.

MPLS permite empilhamento de rtulos.

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Exerccios

19.1 Os rtulos MPLS normalmente possuem 20 bits de extenso. Expliqueporque isso oferece rtulos suficientes quando MPLS usado para oencaminhamento baseado no destino.

19.2 A MPLS s vezes tem sido considerada como algo que melhora o desempenho do roteador. Explique por que isso poderia ser verdade e sugiramotivos pelos quais, na prtica, isso pode no acontecer.

Aula-19NAT, IP Mvel e MPLSNAT Network address translationNAT Network address translationNAT Network address translationNAT Network address translationNAT Network address translationIP mvel: vocabulrioIP mvel: vocabulrioComo contatar o mvelMobilidade: RegistroRoteamento indiretoRoteamento indireto: TnelRoteamento indiretoRoteamento indireto: Mudana para outra redeRoteamento diretoRoteamento diretoRoteamento direto: Mudana de redeMPLS - MotivaoMPLS - Elementos BsicosMPLS - Princpio de OperaoExemplo de Distribuio de Informao de RoteamentoExemplo de Encaminhamento de pacotena rede tradicionalExemplo de Distribuio de Informao de Roteamento em MPLSExemplo de Distribuio de Informao de Labels em MPLSExemplo de Encaminhamento de pacotena rede MPLSPosio do LabelSwitch ATM como LSRRoteamento Explcito Eng. de TrfegoRedes Privadas Virtuais e TneisExerccios