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Nível 3 1
O Nível de Rede
• Papel• Questões Típicas• Comutação de Pacotes: espera o pacote
chegar => checksum.• Serviços Oferecidos:
Com Conexão, Sem Conexão.IP : sem conexão – Porquê?
Nível 3 2
Sem conexão x Com conexão
Questões a comparar:
Endereçamento, Manutenção de Estado,
Roteamento, Falha no roteador, QoS, Controle de congestionamento
Nível 3 3
5.2 - Algoritmos de Roteamento• Propriedades desejáveis: correto, robusto, estável,
eficiente, justo
• Princípio de Otimização:
Rota Ideal, Arvore de Escoamento
• Classes de Algoritmos:
– Estático : Shortest Path, Flooding
– Dinâmico: Link State Routing (RIP, IS-IS, OSPF)
Nível 3 4
Caminho mais curto (Dijkstra)
• As cinco primeiras etapas utilizadas no cálculo do menor caminho de A a D. As setas indicam o nó ativo.
Nível 3 5
OSPF - Open Shortest Path First
• Pacote de estado do enlace:
• Buffer no roteador B:
• Hosts móveis: Como os outros hosts vão localizar o host móvel? Problemas: Modificar rotas dos roteadores, mobilidade na aplicação, serviços contratados pelo IP.
• Agente Local, Endereço de “Care of”
Nível 3 6
Roteamento para dispositivos móveis (1)
Nível 3
Nível 3 7
Roteamento em redes Ad Hoc (1)
• MANETs (Mobile Ad hoc Networks).
• Alg de roteamento: AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector) considera limitadas largura de banda e bateria.
• Criação e manutenção de rotas.
Nível 3 8
Congestionamento
- O que é congestionamento?
Throughput x Goodput
- Estratégias empregadas: tentar evitar ou lidar com ele.
Nível 39
Soluções para congestionamento
Ajustar as rotas de acordo com padrões de tráfego: causam oscilação nas tabelas de rotas (não é normalmente utilizado). Idéia: dividir o tráfego por vários caminhos.
Escala de meses: Aumentar recursos
Diminuir a carga: recusa novos acessos
Na iminência do congestionamento (monitorar parâmetros), a rede solicita que as fontes atrasem ou a rede atrasa o tráfego. (Bit ECN – Explicit Congestion Notification)
Escolher que pacotes descartar. RED: Random Early Detection
Em diferentes escalas de tempo:
Nível 3 10
5.4 - Qualidade de Serviço
Necessidades dos Fluxos: Largura de Banda (Throughput); Atraso (Delay); Flutuação (Jitter); Perda (Drop).
• Aplicações versus Rigidez de Requisitos;• Categorias de QoS:
–CBR (Constant Bit Rate) : Telefonia–VBR –RT (Variable Bit Rate – Real Time):
videoconferencia compactada –VBR – NRT: Video on Demand–Best Effort: Transferência de arquivo.
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5.4.2 - Modelagem de Tráfego
(b) Balde furado (Leaky bucket)
(c) Balde de símbolos (Token bucket)
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5.4.3 - Escalonamento de pacotes
Que pacotes escolher, ou que pacotes descartar.
FIFO – First In, First Out.
RED - Random Early Detection.
Round Robin - Rodízio de Fila.
WFQ (Weighted Fair Queueing) - Rodízio de filas ponderado.
Pacotes são encaminhados de acordo com o endereço de destino que pode ser:
Unicast, Broadcast, Multicast, Anycast.
Nível 3 13
5.4.5 - Serviços Integrados (IntServ) Parte integrante dos serviços integrados (2 dezenas de RFCs):
RSVP (Resource reSerVation Protocol)
Nível 3 14
5.4.6 - Serviços Diferenciados (DiffServ)(1) Classe de encaminhamento expresso
(2) Classe de encaminhamento garantido
Uma implementação possível:
=> pouca perda, atraso e flutuação; (está comum marcar VoIP como expresso).
Nível 3 15
5.5 – Interligação de redes
A heterogeneidade veio para ficar! Enquanto não verificarem que a tecnologia [preencha a gosto] é melhor...
• Diferenças possíveis entre redes relativas à camada de rede (afora questões físicas como modulação e questões de enlace como formato do quadro):
Nível 3 16
5.5.2 - Conectar redes
a) Uma Rede com 3 tipos de rede: WiFi, MPLS (MultiProtocol Label Switching)e Ethernet; MPLS – protocolo de nível 2.5, orientado a conexão que cria circuito virtual
b) Processamento dos protocolos => necessidade de fragmentação :WiFi/Eth
Nível 3 17
5.5.3 - Tunelamento
Nível 3 18
Questões para Interconexão1. (5.5.4) Roteamento entre redes:
• Autonomous System (AS). Protocolo de gateway interior (intradomínio) .Ex: OSPF• Protocolo de gateway exterior (interdominio). Ex: BGP (Border Gateway Protocol).
2. (5.5.5)Fragmentação:
Fragmentos após passarem por uma rede que admite 8 bytes de dados
Fragmentos após passarem por uma rede que admite 5 bytes de dados
Nível 3 19
Descoberta de MTU
MTU – Maximum Transmission Unit
Nível 3 20
O cabeçalho IPv4 - 1
Nível 3 21
Endereços IP
Definidas inicialmente na Internet (antes de 1993) e não mais utilizadas:
Nível 3 22
Subdivisão de RedesEE:
1000 0000 1101 0000 00xx....
CC:
1000 0000 1101 0000 1xxx....
Artes:
1000 0000 1101 0000 011x..
CIDR - Classless InterDomain Routing.
A partir de 194.24.0.0 há 8192 (=213) ends em um bloco disponível. Cambridge solicitou 2048 (=211) endereços; Oxford solicitou 4096 (=212) endereços; Edinburgh solicitou 1024 (=210) endereços. Maior prefixo: 194.24.0.0/19.
Nível 3 23
Agregação de prefixos IP
Cada faixa atribuída deve ser conhecida pelos roteadores? Não necessariamente:Londres conhece as 3 redes, agrega os 3 prefixos em um: 194.24.0.0/19, que é passado para Nova York. NY reduziu 3 entradas para uma.
Nível 3 24
Maior prefixo combinado
Se São Francisco solicitou 1024 endereços e foi alocado o bloco que ainda estava disponível (194.24.12.0/22).
Os pacotes devem ser enviados na direção da rota mais específica, ou do maior prefixo combinado.
Nível 3 25
Tabela de Roteamento
Indica para onde enviar as mensagens.
RIT – Routing Information Table. Indica:
Destino Máscara Gateway Interface Métrica
End. de rede ou
IP destino
Máscara na sub-
rede
Próximo roteador
que possa entregar
datagrama
Endereço da
Interface pela qual
será enviada a
mensagem
Quantos roteadores atravessar
até o destino.
Lidando com Endereço IP
Intervalos privativos: (Classe A) 10.0.0.0 , (Classe B)172.16.0.0 e (Classe C) 192.168.0.0
NAT – Técnica contra esgotamento de IP e pró-privacidade
DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol.Nível 3 26
Nível 3 27
IPv6
(1) Endereços de 16 bytes de comprimento. Suporta 2128 , aproximadamente 3x1038, o que na prática significa endereços ilimitados; Possibilidade do IPv4: 4.3 bilhões - Hoje estima-se 5.5 bilhões de dispositivos;
(2) Simplificação do cabeçalho: De 13 campos no IPv4 para 7 no IPv6 -> processamento mais rápido nos roteadores;
(3) Melhor suporte a opções: campos antes necessários, passam a ser opcionais. O roteador pode saltar opções não pertinentes.
(4) Avanços em segurança com características de privacidade e autenticação.
(5) Melhor tratamento de tipo de serviço: com o tráfego multimídia necessita mais que 8 bits.
Tamanho Fixo: 40 Bytes
Cabeçalho IPv6
Nível Rede 29
Pilha Dupla x Túnel
A
B
C
D
E
F
Ipv6
Ipv6
Ipv4
Ipv6
Ipv6
Ipv4
A
B
C
D
E
F
Ipv6
Ipv6
Ipv4
Ipv6
Ipv6
Ipv4
A quer enviar mensagem para F. O IPv4 que há no meio encapsula o IPv6.
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