Projetos de Redes de Computadores 3 Projeto Lgico

Projetos de Redes de Computadores 3. Projeto Lógico da Rede © Márcio Moreira – 2017 – www. teraits. com/pitagoras/marcio/

Projeto Lógico da Rede Capítulos Projeto da Topologia da Rede Projeto do Esquema de Endereçamento e Nomes Seleção de Protocolos de Pontes, Switches e Roteamento

Projeto da Topologia da Rede

Projeto da Topologia de Rede Projeto Hierárquico da Rede Estratégia • Focar cada camada em funções específicas, o que facilita as escolhas para a camada Camada Principal (Core) • Os roteadores e switches dessa camada precisam ser focados em disponibilidade e desempenho Camada de Distribuição • Os roteadores e switches que implementam as políticas. Em empresas menores essa camada é agrupada com a principal Camada de Acesso • Camada que dá aos usuários acessos à rede

Projeto Hierárquico da Rede Por que o modelo hierárquico? Quando temos um bom projeto? Menor Consumo de CPU • O tráfego broadcast flui melhor pela topologia hierárquica • Em uma flat, um roteador tem que se comunicar com muitos outros Redução de Custo Quando sabemos como adicionar um prédio, um piso, um link, um site remoto, etc. Quando adições causam somente mudanças locais • Você pode comprar o equipamento adequado para a camada e não um maior para mais funções Modularidade Quando a rede pode dobrar ou triplicar de tamanho sem mudanças grandes no projeto • Fica fácil entender o projeto e explicar para os usuários onde conectar o que Adaptabilidade • O modelo hierárquico absorve mais mudanças Quando isolar e resolver problemas na rede ficou fácil

Topologia Flat Adequação • Redes pequenas, pois todos os equipamentos fazem a mesma coisa e não há camadas ou módulos Vantagens • Fácil de projetar, instalar e manter. Enquanto a rede estiver pequena Desvantagens • Não suporta crescimentos • Dificuldade de resolução de problemas, às vezes requerendo investigação na rede toda • Se um link falhar, pode afetar boa parte do trabalho

Malha x Hierárquica Uso da Malha • Recomendada para alta disponibilidade Malha Completa • Todo roteador ou switch deve estar conectado aos roteadores e switches • Provê redundância e performance • Número de links = n * (n – 1) / 2, onde n é o número de roteadores e switches Malha Parcial • Um roteador ou switch está ligado a alguns roteadores e switches Desvantagens • Custo de instalação e manutenção • Dificuldade para resolução de problemas

Hierárquico & Malha Modelo Hierárquico Clássico de 3 Camadas em Malha Parcial Hub-and-Spoke (para médias empresas)

Guia para Projeto Hierárquico de Rede Dicas X X • Mantenha o número de camadas da rede, 3 geralmente são suficientes (latência baixa e previsível, resolução de problemas) • Evite que usuários adicionem “redes” (chain: cadeia) na camada de acesso • Evite a conexão adicional de 2 nós da mesma camada (backdoor), causam problemas de roteamento e dificultam a resolução de problemas • Começo o desenho pela camada de acesso, depois a de distribuição e finalmente a principal (conhecimento, precisão e necessidades de otimização)

Projeto de Topologias Redundantes Uso Links Redundantes • Atingir objetivos de disponibilidade • Eliminar os pontos de falhas • Use-os para evitar parada da rede quando um link cai • Fique atendo à capacidade do link redundante e do tempo necessário para virada do tráfego Cuidado Compartilhamento de Carga • Como redundância é cara de implementar e manter • Adiciona complexidade (roteamento e endereçamento) na rede • Deve ser utilizada com cuidado para atingir os objetivos de disponibilidade • Os links redundantes também podem ser usados para ganhar desempenho dividindo a carga de trabalho • Alguns usam o termo balanceamento de carga, mas não exatamente isso que ocorre Objetivo

Projeto Modular da Rede Modularidade • Dividir a rede em módulos (assim como camadas) facilita as escolha de soluções e serviços Arquitetura de Referência • Oferece segurança em camadas, dificultando o acesso a dados sensíveis Camadas • Core: infra de alta velocidade • Data Center: servidores, aplicações e Storage • Campus: acesso em uma região • Management: camada de gestão • WAN Edge: links de redes WAN • Internet Edge: conexões Internet • Branches: conexões com locais remotos • Extranet: conexões com parceiros • Partner site: redes dos parceiros de negócio • E-Commerce: infra para e-commerce • Teleworker: trabalhador remoto • Cisco Sensor. Base: IDS, IPS e sensores externo

Projetando a Topologia de Rede de Campus Camadas • Principal, Distribuição e Acesso Protocolo • O Spanning Tree Protocol deve ser habilitado, mas a rede deve ser desenhada sem loops Redes Virtuais • Use VLANs para isolar os segmentos de redes do campus Redes Sem Fio • Se necessário use redes sem fio

Redundância e Compartilhamento de Carga Redes Com Fio WANs • Geralmente redundantes compartilhamento de carga Core (Principal) • Geralmente redundantes compartilhamento de carga Distribuição • Geralmente redundantes compartilhamento de carga Acesso • Geralmente não são redundantes. Logo, não têm compartilhamento de carga

Redundância de Servidores e Estações - Roteador Servidores: Classicamente são alvo de redundâncias Redundância da Estação para Roteador Protocolos: RDP: Router Discovery Protocol e variante ICMP: Internet Control Message Protocol HSRP: Hot Standby Router Protocol

Projetando a Topologia Corporativa de Borda Conexões Múltiplas com a Internet Opção Routers Conexões ISPs Vantagens A B C D 1 1 2 2 2 Desvantagens 1 WAN Backup Menor Custo Fácil lidar com 1 ISP com 2 acessos Roteador ponto de falha 2 WAN backup Menor custo ISP Redundante Roteador ponto de falha Difícil lidar com 2 ISP 1 WAN bakcup Empresas espalhadas 1 ISP Custo médio Fácil lidar com 1 ISP 2 WAN backup Alto custo Empresas espalhadas Difícil lidar com 2 ISP Redundante

Virtual Private Network Conexões de 2 sites ou Acesso remoto NAS • Network Access Server • Servidor de Acesso Remoto ISDN • Integrated Services Digital Network • Rede Digital de Serviços Integrados

Projeto de Topologias Seguras Soluções para DMZ: De. Militarized Zone Clássica: Firewall de 3 Partes:

Projeto do Esquema de Endereçamento e Nomes

Projeto do Esquema de Endereçamento e Nomes Usando o Modelo Hierárquico para Atribuição de Endereços Guia para Atribuição de Endereços por Camadas • Usando um Modelo Estruturado • Administração Central de Endereços • Distribuindo Autoridade de Endereçamento • Endereçamento Dinâmico por Sistemas • Por Que Usar o Modelo Hierárquico? • Roteamento Hierárquico • Roteamento Inter domínio Sem Classes • Roteamento Sem Classes x Classificado • Sumarização de Rotas (Agregação) • Sub-redes Descontínuas • Hosts Móveis • Máscara de Sub-rede de Tamanho Variável • Hierarquia no IPV 6 Projetando um Modelo para Nomes • Distribuindo a Autoridade para Nomes • Guias para Atribuição de Nomes • Atribuindo Nomes em Ambientes Net. BIOS • Atribuindo Nomes em Ambientes IP

Guia para Atribuição de Endereços por Camadas Usando um Modelo Estruturado • Significante, hierárquico e planejado Consequência • Uma sub rede para a camada Core, outra para Distribuição e várias para Acessos Benefícios • Facilidade de gestão, entendimento, reconhecer hosts, etc. Riscos do Não Uso • Duplicação de redes e host • Dificuldade de gerenciar acessos • Desconhecimento dos endereços em uso Administração Central de Endereços Princípio • O setor de redes ou uma ferramenta deve centralizar a gestão dos endereços de rede (IP públicos ou privados) Questões Prévias • Precisamos de IP públicos e/ou privados? • Quantos sistemas precisam de acesso privado a rede? • Quantos sistemas precisam de acesso público? • Como será a tradução de endereços privados em públicos? • Onde será a fronteira pública/privada?

Guia para Atribuição de Endereços por Camadas Distribuindo Autoridade de Endereços Princípio • Quem irá atribuir um endereço, o nome para o host e irá configurá-lo Considerações • Quanto mais júniores os responsáveis, mais simples deve ser o modelo • Se não forem administradores, talvez IP dinâmicos seja uma opção • Se a empresa tiver várias unidades, considere modelos distribuídos de nomes e endereços Endereçamento Dinâmico por Sistemas Princípio • Use quando as pessoas trabalham em vários locais na empresa, em casa ou viagem frequentemente Prós & Contras • O endereçamento dinâmico reduz o esforço de configuração • Mas complica as regras de firewall Direcionadores • Dinâmicos: • Mais de 30 sistemas ou renumeração frequente • Estático: • Alta disponibilidade e segurança (os dinâmicos aceitam qualquer dispositivo na rede) • Locais: 10. 0 a 10. 255, 172. 16. 0. 0 a 172. 31. 255 e 192. 168. 0. 0 a 192. 168. 255

Modelo Hierárquico para Atribuição de Endereços Por Que Usar o Modelo Hierárquico? Roteamento Hierárquico Princípio Facilidade de resolver problemas Gerenciabilidade Melhoria de desempenho Convergência de protocolo de roteamento mais rápido Escalabilidade Estabilidade Menos recursos de rede (CPU, memória, etc. ) Facilidade de sumarização de dados • O endereçamento da rede deve ser atribuído de forma hierárquica • Deve absorver o crescimento de forma hierárquica Exemplo • Sistema telefônico mundial (país, região, central e número) Considerações • O esquema de endereçamento dos IP públicos e privados era não hierárquico • Devido ao crescimento exponencial, esse sistema teve que mudar

Modelo Hierárquico para Atribuição de Endereços Roteamento Inter domínio Sem Classes Problemas • Nos anos 90 o crescimento exponencial da Internet criou grande overhead de processamento com replicações de tabelas • Falta de IP por causa da reserva em faixas (classes) Roteamento Sem Classes x Classificado Endereço IP • Prefixo (rede) + Host: 32 bits Classes: Identificada pelos 1ºs bits • A: 1º bit 0, Prefixo 8 bits • B: 1ºs bits 10, Prefixo 16 bits • C: 1ºs bits 110, Prefixo 24 bits Sem Classes Solução • CIRD: Classless Interdmain Routing • Roteamento Inter domínio sem Classes • Foi criada a Máscara de Rede (Net Mask) do IP • Atualmente a definição do número de bits do prefixo • Isso permite número de bits variáveis para as sub -redes, o que elimina os desperdícios de IP

Modelo Hierárquico para Atribuição de Endereços Sumarização de Rotas (Agregação) Sub-redes Descontínuas Princípio • Roteadores anunciam somente rotas de classes (A, B ou C) para as redes • As sub-redes são sumarizadas (agrupadas) nas classes respectivas Problema • As sub-redes descontínuas não suportadas Solução • Usar protocolos sem classes (RIP v 2, EIGRP, OSPF, BGP e IS-IS)

Modelo Hierárquico para Atribuição de Endereços Hosts Móveis Problema • Um host precisa transitar por duas ou mais sub-redes Solução • Usar protocolos sem classes em sub-redes descontinuas • A solução funciona mesmo mantendo IP fixo no host móvel. Exemplo: 10. 108. 16. 1 pelas redes 10. 108. 16. 0/20 e 10. 108. 16. 1/32 Máscara de Sub-rede de Tamanho Variável Hierarquia no IPV 6 Princípio Comentários • Usando protocolos sem classes, podemos ter diferentes sub-redes na mesma rede • VLSM: Variable-Length Subnet Masking • Máscara de sub-redes de tamanho variado • Assim podemos ter sub-redes pequenas e grandes • No IPV 6 o tamanho do IP varia de 32 a 128 bits • Com IP mais longos, podemos ter múltiplos níveis de hierarquia • Exemplos de IPV 6: Blocos de 4 hexa ao invés de decimal • FEDC: BA 98: 7654: 3210: FEDC: BA 98: 7654: 3210 • 1080: 0: 8: 800: 200 C: 417 A

Projetando um Modelo para Nomes Distribuindo a Autoridade para Nomes Guias para Atribuição de Nomes Princípio • Quem vai definir nomes para os hosts? • Para máxima usabilidade, os nomes devem ser curtos, significantes, não ambíguos e distintos Questões Diretivas • Os nomes da rede serão controlados Centralizadamente ou alguns dispositivos terão nomes definidos localmente? • O pessoal de TI vai definir nomes dos dispositivos de agências regionais e filiais, ou os administradores departamentais podem implementar nomes nesses sites? • Será permitido aos usuários nomear seus próprios sistemas ou todos os nomes são atribuídos pelos administradores de rede? Prós & Contras • Centralizado é mais fácil controlar, mas mais lento Sugestões • Use prefixo ou sufixo indicando o tipo de equipamento: rtr - router, sw - switches, srv server, etc. • Os nomes podem incluir o local (site: UDI – Uberlândia, URA – Uberaba, etc. ) e o departamento (TI, PCP, etc. ) • Não use caracteres especiais (_, #, *, “ “, etc. ) • Use nomes no modo case insensitivo • Em SO antigos, os nomes tinham 8 caracteres, mesmo nos novos tente usar até 16 caracteres

Projetando um Modelo para Nomes Atribuindo Nomes Em Ambientes Net. BIOS Em Ambientes IP Fatos Recomendações • As redes Net. BIOS (Net. BT) fazem uso extensivo de broadcast para publicar e descobrir nomes dos dispositivos • Use servidores DNS para manter as tabelas de hosts x IP • Se tiver Net. BIOS, mantenha os nomes dos hosts idênticos tanto no Net. BT quanto no IP • Siga as convenções internacionais: • Host. domínio. tipo. país • Ex: Srv. DW. callink. com. br Problema • Aumento desnecessário do tráfego de rede Soluções Comuns • Antiga: usar a configuração de hosts (nome do host x IP) nos SO • Nova: usar o WINS ou DNS para cuidar disso • Evite usar Net. BIOS, se necessário use WINS ou DNS

Seleção de Protocolos de Pontes, Switches e Roteamento

Seleção Protocolos Pontes, Switches e Roteamento Tomando Decisões no Projeto de Rede Selecionando Protocolos de Switch Selecionando Protocolo de Roteamento Resumo dos Protocolos de Roteamento

Tomando Decisões no Projeto de Rede Atributos Geralmente Mais Importantes Perguntas Guias de Boas Decisões Características do Tráfego de Rede Se esta opção for escolhida, o que pode dar errado? Uso de banda, memória e CPU Esta opção foi testada antes (possivelmente com outros clientes)? Em caso afirmativo, que problemas ocorreram? Número de pares de rotas suportado Como o cliente reagirá a essa decisão? Capacidade de Absorver Mudanças Capacidade de Atualizar a Autenticação de Rotas Quais são os planos de contingência se o cliente não aprovar a decisão?

Exemplo de Tabela de Decisão Metas Críticas Outros Característica x Protocolos BGP OSPF IS-IS IGRP EIGRP Adaptabilidade – Deve se adaptar em segundos a mudanças numa rede grande X* X X Escalabilidade – Deve ser possível configurar centenas de roteadores X X X Deve ser padrão da indústria e compatível com os equipamentos existentes X X X Não deve criar muito tráfego na rede 8 8 8 Deve rodar em roteadores baratos 7 8 6 Deve ser fácil de configurar e gerenciar 7 8 6 Comentários: *: Atinge o critério crítico; Escala: 1 – Pior, 10 – Melhor RIP X

Selecionando Protocolos de Switch Características Pontes Transparentes • Armazenar e encaminhar (store and forward) • Atalhos de roteamento (cut-through) • Habilidade de mudar dos atalhos de roteamento para armazenar e encaminhar quando um determinado nível de erro ocorrer • Roteamento paralelo (parallel forwarding) • Alguns switches (e pontes) fazem roteamento transparente de pacotes • O switch aprende a localização (porta do host) e ao receber pacotes para ele, envia diretamente • Isso só é válido para camadas OSI 1 e 2 Camadas de Ação • O padrão 802. 1 w e 802. 1 d fornece convergência rápida • O padrão 802. 1 s fornece um SPT rápido por VLAN • 1 (Física) e 2 (Enlace) do Modelo OSI • Existem routers switch camada 3 (rede) Melhorias do Spaning Tree

Selecionando Protocolos de Roteamento Princípios Estado do Link • Existem muitas opções de protocolos • É preciso ter sólidos conhecimentos das necessidades do cliente • Montar uma tabela de decisão (slide 31) e decidir • Esses protocolos mantem e compartilham o estado do link, entre pares de roteadores, ao invés dos vetores de distância • Protocolos: OSPF, IS-IS e NLSP • A cada transmissão, o melhor link entre 2 roteadores é escolhido Vetor de Distância • Controlam o número de roteadores (saltos) de cada rota (vetor) • Quanto mais roteadores numa rota, mais lenta ela é • Protocolos: RIP, IGRP, EIGRP e BGP • Esses protocolos mantem e compartilham as tabelas de vetores de distância Escolhendo entre os 2 • Vetor de distância: • Topologia simples, flat e não hierárquica • Topologia hub-and-spoke (hub: um centro e spoke: várias origens) • Baixo conhecimento dos administradores • O tempo de convergência pode ser alto

Resumo dos Protocolos de Roteamento Distância Interior Com ou Métricas Protocolo ou Estado ou Sem Suportadas do Link Exterior Classes Escalabilidade Tempo de Convergência Consumo de Recursos Facilidade de Suporta Segurança? Projeto, Conf. Autentica Rotas? & R. Problemas RIPv 1 Distância Interior Com Conta Hop (Saltos de Roteamento) 15 hops Memória: Baixo Pode ser longo (se sem CPU: Baixo Balanceamento de carga) Banda: Alto Não Fácil RIPv 2 Distância Interior Sem Conta Hop 15 hops Memória: Baixo Pode ser longo (se sem CPU: Baixo Balanceamento de carga) Banda: Alto Sim Fácil IGRP Distância Interior Com Banda, Atraso, Confiabilidade, Carga 255 hops (Padrão 100) Rápida (usa atualizações Memória: Baixo gatilhadas e CPU: Baixo envenenamento reverso) Banda: Alto No Fácil EIGRP Vetor de Distância Avançado Interior Sem Banda, Atraso, Confiabilidade, Carga Milhares de Roteadores Muito rápido (usa um Algoritmo dual) OSPF Estado do Link Interior Sem Custo Centenas de Rápido (usa pacotes LSA Roteadores x e Hello) Centenas Áreas BGP Vetor de Caminho Exterior Sem Valor dos atributos Milhares de do caminho e outros Roteadores fatores configuráveis IS-IS Estado do Link Sem Valor do caminho configurado, atraso adicional, despesas e erros Interior Rápido (usa pacotes de atualização, manutenção e remoção de rotas) Centenas de Roteadores x Rápido (usa LSAs) Centenas Áreas Memória: Médio CPU: Baixo Sim Banda: Baixo Fácil Memória: Alto CPU: Alto Banda: Baixo Sim Médio Memória: Alto CPU: Alta Banda: Baixo Sim Médio Memória: Alto CPU: Alto Banda: Baixo Sim Médio

Referências Sigla Referência ATW 11 Andrew Tanenbaumn & David Wetherall. Redes de Computadores - 5ª Ed. Pearson Education. 2011. JDC 07 James D. Mc. Cabe. Network Analysis, Architecture, and Design. 3 rd Ed. Morgan Kaufmann Publishers. 2007 MAR 07 Márcio Moreira. Minimizando os spams com e-mails seguros. Pitágoras. 2007. MAM 11 Márcio Moreira. Segurança em Aplicações. Pitágoras. 2011. MAM 12 Márcio Moreira. Segurança no Armazenamento de Informações. Pitágoras. 2012. MAM 14 Márcio Moreira. Segurança em Banco de Dados e Aplicações. Pitágoras. 2014. MOR 11 Márcio Moreira, Jairo Araújo, Rogério Ferreira e Flamaryon Guerin. Avaliação de Segurança em Redes Sem Fio. 8º CONTECSI. 2011. PRO 10 Priscilla Oppenheimer. Top-Down Network Design (3 rd Edition). Cisco Press. 2010. WIS 00 William Stallings. Local and Metropolitan Area Networks. 6 th Edition. Pearson. 2000. WIS 07 William Stallings. Data and Computer Communications. Eighth Edition. Pearson. 2007.

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