Redes de Computadores

Camada de Rede

Camada de Rede 2

Funções da camada de rede transporta pacote da estação

remetente à receptora protocolos da camada de rede

em cada estação, roteador

três funções importantes: determinação do caminho: rota

seguida por pacotes da origem ao destino. Algoritmos de roteamento

comutação de pacotes store-and-forward : mover pacotes dentro do roteador da entrada à saída apropriada

estabelecimento da chamada: algumas arquiteturas de rede requerem determinar o caminho antes de enviar os dados

redeenlacefísica

redeenlacefísica

redeenlacefísica

redeenlacefísica

redeenlacefísica

redeenlacefísica

redeenlacefísica

redeenlacefísica

aplicaçãotransporte

redeenlacefísica

aplicaçãotransporte

redeenlacefísica

Camada de Rede 3

Serviços oferecidos à camada de transporte Os serviços devem ser implementados

independente da tecnologia dos roteadores envolvidos.

A camada de transporte deve ser protegida do número, tipo e topologia dos roteadores presentes.

Os endereços de rede disponíveis à camada de transporte devem ser padronizados, tanto para uso em LANs como WANs.

Camada de Rede 4

Roteamento

Camada de Rede 5

Modelo de serviço de redeP: Qual é o modelo de

serviço para o “canal” que transporta pacotes do remetente ao receptor?

largura de banda garantida?

preservação de temporização entre pacotes (sem jitter)?

entrega sem perdas? entrega ordenada? realimentar informação

sobre congestionamento ao remetente?

? ??circuito virtual

ou datagrama?

R: abstração mais importante provida

pela camada de rede:

abst

raçã

o do

serv

iço

Camada de Rede 6

Circuitos virtuais

estabelecimento de cada chamada antes do envio dos dados cada pacote tem ident. de CV (e não endereços origem/dest) cada roteador no caminho da-origem-ao-destino mantém “estado”

para cada conexão que o atravessa conexão da camada de transporte só envolve os 2 sistemas terminais

recursos de enlace, roteador (banda, buffers) podem ser alocados ao CV para permitir desempenho como de um circuito

“caminho da-origem-ao-destino se comporta como um circuito telefônico” em termos de desempenho em ações da rede ao longo do caminho da-origem-ao-

destino

Camada de Rede 7

Circuitos virtuais: protocolos de sinalização usados para estabelecer, manter, destruir CV usados em ATM, frame-relay, X.25 não usados na Internet de hoje

aplicaçãotransporte

redeenlacefísica

aplicaçãotransporte

redeenlacefísica

1. inicia chamada 2. chegada de chamada3. chamada aceita4. conexão completa

5. começa fluxo de dados 6. dados recebidos

Camada de Rede 8

Rede de datagramas: o modelo da Internet não requer estabelecimento de chamada na camada de rede roteadores: não guardam estado sobre conexões fim a fim

não existe o conceito de “conexão” na camada de rede pacotes são roteados tipicamente usando endereços de destino

2 pacotes entre o mesmo par origem-destino podem seguir caminhos diferentes

aplicaçãotransporte

redeenlacefísica

aplicaçãotransporte

redeenlacefísica

1. envia dados 2. recebe dados

Camada de Rede 9

Modelos de serviço da camada de rede:

Arquiteturade Rede

Internet

ATM

ATM

ATM

ATM

Modelo deserviço

melhoresforçoCBR

VBR

ABR

UBR

Banda

nenhuma

taxaconstantetaxagarantidamínimagarantidanenhuma

Perdas

não

sim

sim

não

não

Ordem

não

sim

sim

sim

sim

Tempo

não

sim

sim

não

não

Informa s/congestion.?

não (inferidovia perdas)semcongestion.semcongestion.sim

não

Garantias ?

Modelo Internet está sendo estendido: Intserv, Diffserv Capítulo 6

Camada de Rede 10

Rede de datagramas ou CVs: por quê?Internet troca de dados entre

computadores serviço “elástico”, sem

reqs. temporais estritos sistemas terminais

“inteligentes” (computadores) podem se adaptar, exercer

controle, recuperar de erros núcleo da rede simples,

complexidade na “borda” muitos tipos de enlaces

características diferentes serviço uniforme difícil

ATM evoluiu da telefonia conversação humana:

temporização estrita, requisitos de confiabilidade

requer serviço garantido

sistemas terminais “burros” telefones complexidade dentro

da rede

Camada de Rede 11

protocolo de roteamento

Roteamento

Abstração de grafo para algoritmos de roteamento:

nós do grafo são roteadores

arestas do grafo são os enlaces físicos custo do enlace: retardo,

financeiro, ou nível de congestionamento

meta: determinar caminho(seqüência de roteadores)

“bom” pela rede da origem ao destino A

ED

CB

F2

21 3

1

12

53

5

caminho “bom”: tipicamente significa

caminho de menor custo

outras definições são possíveis

Camada de Rede 12

Roteamento: Propriedades Desejáveis Corretude Simplicidade Robustez Estabilidade Justiça ou Eqüidade (Fairness) Otimalidade

Camada de Rede 13

Classificação de Algoritmos de RoteamentoInformação global ou

descentralizada?Global: todos roteadores têm

informação completa de topologia, custos dos enlaces

algoritmos “estado de enlaces”Descentralizada: roteador conhece vizinhos

diretos e custos até eles processo iterativo de cálculo,

troca de info. com vizinhos algoritmos “vetor de

distâncias”

Estático ou dinâmico?Estático ou não adaptativo. rotas mudam lentamente

com o tempoDinâmico ou adaptativo. rotas mudam mais

rapidamente atualização periódica em resposta a

mudanças nos custos dos enlaces

Camada de Rede 14

Algoritmos de Roteamento Tipos de Roteamento

Caminho mais curto Inundação (Flooding) Roteamento hierárquico Roteamento por difusão Roteamento para hosts móveis

Caminho mais curto

Camada de Rede 15

Algoritmo de DijkstraDeseja-se achar o melhor caminho entre A e E. Existem 6 possibilidades de caminhos entre A e E (ABE, ACE, ABDE, ACDE, ABDCE, ACDBE) e observa-se que ABDE é o melhor caminho porque seu peso é o menor. Como determinar, em uma rede de grandes dimensões, o menor (melhor ???) caminho ? 1.Como pode ser visto na imagem ao lado, o nó fonte (A) foi escolhido como um T-node, e seu rótulo é permanente (marcados os nós "permanentes" com círculos cheios e T-nodes com o símbolo A). 2.Nesta etapa, o conjunto de registros de estado de nós "tentativa" diretamente ligados ao T-node (B,C) foi alterado. Além disto, desde que B tenha menor peso, ele será escolhido como T-node e seu rótulo será mudado para permanente (ver ao lado) 3.Nesta etapa, como na 2, o conjunto de registros de estado de nós "tentativa" diretamente ligados ao T-node (D,E) foi alterado. Além disto, desde que D tenha menor peso, ele será escolhido como T-node e seu rótulo será mudado para permanente (veja abaixo). 4.Nesta etapa, não há qualquer nó "tentativa", então, só é identificado o próximo T-node. Desde que E tenha o menor peso, ele será escolhido como T-node. Chega-se ao fim. O caminho é identificado. O nó prévio de E é D, o nó prévio de D é B e o nó prévio de B é A. Logo, o melhor caminho é ABDE. Neste caso, o peso total é 4 (1+2+1).

Flooding

Camada de Rede 16

Uma possível variante do flooding é o flooding seletivo. Neste caso, os roteadores não enviam os pacotes para todos os vizinhos, mas apenas para os que estão, aparentemente, na direção do destino. Nesta forma o flooding já se torna mais interessante, mas nem sempre é simples determinar a direção do nó destino em uma rede.

O objetivo do flooding é adaptar as rotas às mudanças contínuas da rede. Em protocolos baseados em link state, as trocas de tabelas são feitas por flooding. Existem vários algoritmos de roteamento para redes ad hoc que utilizam flooding para propagar mudanças nas tabelas, encontrar as rotas ou mesmo entregar os pacotes. Entretanto, na maior parte dos casos, são utilizados mecanismos para minimizar seus impactos negativos no desempenho da rede. O flooding na sua forma pura, devido ao número exponencial de pacotes gerados, torna-se muito ineficiente. Algumas redes ad hoc, com propósitos militares, no entanto, fazem uso de flooding devido à sua rápida convergência e ao número reduzido de nós que estas redes possuem.

Flooding ou inundação é um algoritmo estático. Cada vez que um nó recebe um pacote, se ele próprio não for o destino da comunicação, repassa o pacote para todos os canais a que está ligado, menos para o canal por onde recebeu o pacote. Sendo assim, garante-se que se o pacote puder ser entregue ao destino, ele vai ser entregue primeiramente pelo melhor caminho. O flooding, como pode-se facilmente observar, gera um grande número de cópias do pacote original, pois cada nó multiplica o número de pacotes recebidos. A forma que é normalmente adotada para controlar o número de pacotes na rede, que tende a ser exponencial, e loops de roteamento é um valor de Time-To-Leave (TTL) que é assinalado ao pacote ao entrar na rede. Toda vez que o pacote passa por um roteador esse valor é decrementado de um. Quando o TTL chega a zero, o pacote é retirado da rede.

Roteamento Hierárquico

Camada de Rede 17

A grande desvantagem dos algoritmos baseados em Link State, tanto em redes móveis como em redes fixas, é que o cálculo do menor caminho exige que se tenha um mapa de toda a rede. Esta característica pode exceder a capacidade dos nós de menor capacidade em grandes redes. Com o aumento das tabelas, não só mais memória é necessária, mas também maior poder de processamento e maior banda de rede.

A principal meta dos algoritmos hierárquicos é diminuir o tamanho das tabelas de rotas. A idéia é dividir a rede em regiões (ou domínios), onde cada roteador conhece tudo sobre a sua região, mas nada sobre a estrutura interna de outras regiões

Em todas as regiões existe pelo menos um nó responsável por fazer o roteamento para fora da região. Este nó é conhecido por todos os outros e se algum nó precisar enviar pacotes para fora da região, eles são enviados para o nó responsável pelo roteamento inter-domínios. Podem ser usados protocolos diferentes neste roteamento, já que não é necessário que seja o mesmo usado no roteamento intra-domínio. Para redes grandes, como a Internet por exemplo, dois níveis hierárquicos podem ser insuficientes. Pode ser necessário agrupar regiões em clusters, os clusters em zonas, zonas em grupos e só então, atribuir um nome para este agrupamento.

O roteamento hierárquico reduz significativamente o tamanho das tabelas de roteamento e a necessidade de poder computacional dos roteadores. Mas existe um custo associado a esta vantagem, que é o aumento do tamanho dos caminhos. Este é um custo aceitável já que o número ótimo de níveis para uma rede com N nós é de lnN, exigindo um total de e lnN entradas na tabela de roteamento.

Esta abordagem de roteamento, em particular, não pode ser aplicada diretamente às redes ad hoc. Não existe uma forma de separar os nós por região, já que eles são móveis e não estão necessariamente sempre na mesma região, mas o conceito é muito útil e interessante.

Roteamento por Difusão

Camada de Rede 18

Tipo de abordagem por difusão, em que os pacotes são enviados para todos os roteadores simultâneamente (Broadcast) ou à um grupo de roteadores (Multicast)

Vários protocolos podem implementar a difusão, através de algoritmos como:

• Algoritmo de broadcasting simples.• Algoritmo de flooding.• Algoritmo de multidestinos

Roteamento por difusão

Camada de Rede 19

A distribuição de pacotes pode ser feita através de conexões com todos os destinos. Esta é uma boa abordagem para um número pequeno de nós. Quando esse número cresce esta estratégia deixa de ser viável. Outra abordagem também possível é flooding mas esta não é a abordagem mais eficiente, já que nem todos os nós têm interesse na mensagem e, em redes grandes, o flooding pode causar problemas de congestionamento. Uma abordagem comum para roteamento multicast é associar o nó através de um endereço multicast a um grupo multicast. Este grupo multicast é formado pelos nós que têm interesse em um determinado conjunto de mensagens.

Um host pode entrar ou sair do grupo de multicast a qualquer momento, mas precisa comunicar a operação a um servidor. Assim, os servidores podem informar a qualquer momento os nós que fazem parte ou não de cada grupo. O nó deve também ser capaz de gerar pacotes para serem enviados em árvores de distribuição. Árvores de distribuição é a forma como os nós são organizados logicamente pelo algoritmo. O principal objetivo das árvores de distribuição é ter certeza que existe apenas uma cópia de cada pacote, num determinado tempo, em cada sub-rede. Se existirem vários destinos em um mesmo ramo da árvore de distribuição, é enviado apenas uma cópia do pacote de dados para esse ramo da árvore.

Três são as técnicas atualmente utilizadas para algoritmos de roteamento multicast. São elas: Reverse Path Forwarding, Multicast OSPF e Protocol-Independent Multicast . Os conceitos de protocolos de roteamento multicast são muito interessantes para algoritmos de roteamento em redes móveis, pois pode-se evitar o desperdício de banda com a transmissão de pacotes repetidos.

Eventualmente, em multicast, podem também ser gerados caminhos de reserva para um mesmo destino. Estes caminhos podem ser usados tanto como caminhos alternativos, caso exista uma perda de conexão pelo caminho original, como para aumentar a vazão de dados entre a origem e o destino, já que se pode enviar dados por mais de um caminho.

Camada de Rede 20

O que é congestionamento Congestionamento diz respeito à degradação

sofrida pelo fluxo de tráfego de um sistema devido à excessiva solicitação de ao menos parte de seus recursos.

Durante o congestionamento a rede não é capaz de atingir os objetivos de desempenho negociados seja para as conexões já estabelecidas que para os novos pedidos de conexão.

O congestionamento pode ser causado basicamente por flutuações estatísticas imprevisíveis dos fluxos de tráfego e por condições de falha

Camada de Rede 21

Controle de Congestionamento

PacotesEntregues

Pacotes Enviados

Capacidade máxima de transporte da subrede

IDEAL

DESEJÁVEL

CONGESTIONADO

Congestionamento:

Algoritmos de controle de congestionamento

Camada de Rede 22

Fatores causadores do congestionamento: Várias linhas de entradas disputando uma mesma linha de saída,

causando fila Processadores lentos de roteadores Linhas de baixa largura de banda

Estes dois fatores normalmente devem estar em equilíbrio

Controle de congestionamento x Controle de fluxo Congestionamento: se baseia na garantia de que a sub-rede é capaz

de transportar o tráfego oferecido. Diz respeito à capacidade de transporte da infra-estrutura de rede

Fluxo: se baseia no tráfego ponto a ponto entre transmissor e receptor. Sua tarefa é garantir que um transmissor rápido não sature um receptor lento

São ações similares contra o estrangulamento (da rede IP e dos buffers dos receptores, respectivamente) tomadas por razões diferentes

Algoritmos de controle de congestionamento

Camada de Rede 23

Exemplos: Um servidor extremamente rápido, conectado a um cliente por uma

rede de fibra óptica (1000 Gbps), quer transferir um arquivo a uma velocidade de 1 Gbps. Não há congestionamento, a rede está livre Controle de fluxo é necessário para forçar o servidor a parar com

certa freqüência para que o cliente possa receber o arquivo sem saturar seus buffers

Uma rede store-and-forward de 1Mbps com 1000 computadores, dos quais 500 querem transmitir a 100 Kbps. O tráfego total oferecido excede a capacidade de tráfego que a rede pode tratar (50 Mbps)

Curiosidades: O protocolo IP não faz controle de congestionamento Tanto controle de congestionamento quanto de fluxo são feitos pelo

TCP Propostas de melhoras para o TCP: Algoritmo SQM-Response (Source

Quench Message Response)

Princípios gerais do controle de congestionamento

Camada de Rede 24

Os problemas de congestionamento são divididos em dois grupos de soluções: Loops abertos: tentam resolver o problema com um bom projeto,

para que ele não ocorra mais. • Essas soluções são estáticas, regras bem definidas e operam

sem levar em conta o estado atual da rede. • Ex.: soluções para decidir quando aceitar mais tráfego ou quais

pacotes descartar. Loops fechados: operam com o conceito de feedback e podem ser

entendidos como medidas paliativas No controle de congestionamento a estratégia de loop fechado possui

3 partes:1. Monitorar o sistema para detectar quando e onde ocorre

congestionamento2. Enviar tais informações para lugares onde sejam tomadas

providências3. Ajustar a operação do sistema para corrigir o problema

Princípios gerais do controle de congestionamento

Camada de Rede 25

1. Várias unidades métricas podem ser utilizadas para o monitoramento: percentagem de pacotes descartados por falta de buffer, média dos comprimentos de fila, número de pacotes com timeout e retransmitidos, retardo médio e desvio padrão do retardo de pacotes

2. Transmitir informações do local de detecção de congestionamento para local onde algo possa ser feito• Roteador envia pacote à origem para informar a detecção

de um congestionamento (pode gerar mais carga)• Utilizar um bit ou campo nos pacotes para avisar roteadores

vizinhos (possivelmente camadas superiores tratarão do problema)

• Roteadores podem enviar pacotes de sondagem periodicamente perguntado sobre o congestionamento

3. Em todos os esquemas de feedback, a esperança é que o conhecimento do congestionamento faça com que os hosts tomem providências necessárias para reduzí-lo

Princípios gerais do controle de congestionamento

Camada de Rede 26

Taxonomia dos algoritmos de controle de congestionamento

Feedback explícito: pacotes são enviados do ponto de congestionamento para advertir a origem

Feedback implícito: a origem deduz a existência do congestionamento fazendo observações locais, como o tempo necessário para que as confirmações retornem

Camada de Rede 27

Políticas que Afetam o Congestionamento

Controle de congestionamento em Circuitos Virtuais

Técnica: Controle de admissão. Idéia 1: uma vez tendo ocorrido a congestão, nenhum outro novo

circuito poderá ser criado. Novas tentativas de estabelecimento de comunicação falharão. Exemplo: sistema telefônico. Idéia 2: Novos circuitos podem ser criados, mas devem ser

roteados fora das áreas problemáticas Novo redesenho dos caminhos entre A e B

Camada de Rede 28

Controle de congestionamento em Circuitos Virtuais

Idéia 3: negociação entre o host e a sub-rede. Neste caso, recursos são alocados antecipadamente (formatação do tráfego, qualidade do serviço, tabelas em roteadores, buffers e largura de banda)

Esta abordagem poderá ser implementada o tempo todo, como procedimento de operação padrão, ou apenas quando a rede estiver congestionada.

O problema da primeira abordagem é o desperdício de recursos:

Motivo: Suponha uma situação onde 6 circuitos de 1Mbps passem por uma linha física de 6Mbps. Nesse caso, a linha deverá estar marcada obrigatoriamente como cheia, mesmo que nem sempre os canais de 1 Mbps estajem operando a plena carga.

Desta forma, qual o custo da implementação desta solução ? Resposta: a banda não utilizada, ou desperdiçada.

Camada de Rede 29

Controle de congestionamento em Datagramas Roteador pode monitorar facilmente a utilização

das suas linhas de saída, além de outros recursos. Cada roteador pode associar a cada linha uma

varíavel real U, que varia de 0.0 a 1.0, refletindo a utilização da linha.

Para manter uma boa estimativa de U, uma amostra da utilização instantânea da linha, F(0 ou 1), pode ser obtida periodicamente, sendo U atualizada de acordo com:

U nova=a* Uantiga + (1-a) F

Onde a é a constante que determina com que velocidade o roteador se esquece dos acontecimentos mais recentes.

Camada de Rede 30

Controle de congestionamento em datagramas

Sempre que U ultrapassa o limite, a linha de saída entra em “estado de advertência”.

Cada pacote que chega ao roteador é conferido para verificar se a linha encontra-se em estado de advertência. Em caso afirmativo, uma das técnicas a seguir pode ser usada

Camada de Rede 31

Controle de congestionamento em datagramas Bit de advertência (abordagem: confirmação) Usado na DECNET e Frame Relay: bit no cabeçalho do

datagrama é marcado e entidade de transporte do receptor o copia para a próxima confirmação Origem fica ciente e interrompe ou regula o tráfego

Enquanto estiver no estado de advertência, o roteador continua marcando os datagramas

Assim, a origem monitora a fração de confirmações com bit ativado e ajusta sua velocidade de transmissão

Como qualquer roteador no caminho pode marcar o datagrama, a origem só aumentará a taxa de transmissão quando nenhum roteador estiver congestionado Não serão mais recebidas confirmações com bit de

advertência marcados

Camada de Rede 32

Controle de congestionamento em datagramas Pacotes Reguladores

Abordagem direta: roteador envia ao emissor (host de origem), um pacote regulador informando o destino encontrado no pacote.

O pacote original é marcado (bit de cabeçalho ativado), para que não mais pacotes reguladores sejam gerados pelo caminho, obviamente por outros roteadores.

Nesse momento, o emissor deve diminuir o seu envio de dados.

Porém, outros pacotes que já estavam a caminho também vão gerar pacotes reguladores, e deverão ser ignorados.

A seguir, outros poderão vir de outro intervalo de envio. Caso isso se confirme, a linha ainda se encontra congestionada.

No momento em que os pacotes reguladores cessarem de chegar, o emissor poderá começar o incremento do envio dos dados paulatinamente.

Camada de Rede 33

Controle de congestionamento em datagramas

Camada de Rede 34

Pacotes reguladores hop a hop

Em altas velocidade e longas distâncias o envio de pacotes reguladores à origem proporciona uma reação lenta

A idéia é fazer com que o pacote regulador tenha efeito a cada hop pelo qual passar

Assim, é oferecido alívio rápido no ponto de congestionamento ao preço do próximo hop dedicar mais buffers ao fluxo em questão

O congestionamento é cortado ‘sem perda de pacotes’

IP Internet Protocol

Camada de Rede 35

Formato do datagrama IP (cabeçalho)

Camada de Rede 36

O protocolo IP

Camada de Rede 37

Constituição: Datagrama IP é dividido em 2 partes:

Parte Fixa (20 bytes) + Parte Opcional (Variável) Elementos:

Version: versão do protocolo ao qual o datagrama pertence. Provê transição do IPv4 para IPv6

IHL: Tamanho do cabeçalho (uma vez que este é variável), de 32 bits

Type of service: originalmente com a função de distinguir classes de serviço. Ex: tráfego de voz (velocidade em detrimento de confiabilidade).

Total Length: Indica o comprimento total do datagrama (cabeçalho + dados)

O protocolo IP

Camada de Rede 38

Constituição (cont) Identification: necessário para que o destino possa identificar a

qual datagrama um fragmento pertence. Todos possuem o mesmo valor. Obs: A fragmentação ocorre na transição de um pacote de

uma rede a outra, quando o MTU máximo não suportar o tamanho original do pacote

DF:Significa “não fragmentar”. Alguns serviços de dados não aceitam fragmentação de datagramas.

MF: Significa “mais fragmentos”. Todos os fragmentos, exceto o último, tem esses bits setados, para informar se o último deles já chegou.

Fragment Offset: Informa a que ponto do datagrama atual o fragmento pertence.

Time to live: Limita a vida útil dos pacotes. Contado em segundos, permite um máximo de 255 seg. Decrementado a cada hop, ou diversas vezes se estiver bufferizado. Na prática, conta hops.

Protocol: A rede poderá decidir qual será usado. Neste caso, UDP ou TCP.

Header Checksum: Conferência de cabeçalho. Detecção de erros

O protocolo IP

Camada de Rede 39

Constituição (cont) Source Address: Endereço de origem. Destination Address: Endereço de destino. Options: Preenchido opcionalmente. Originalmente 4

parâmetros eram possíveis: Security: nível de segurança do datagrama Strict Source Routing: Mostra o caminho completo a

ser seguido Loose Source Routing:Mostra lista de roteadores que

não devem ser esquecidos. Record route: Faz com que cada roteador anexe seu

end. IP Timestamp: Faz com que cada roteador anexe seu

end. IP e seu timbre de hora.

Camada de Rede 40

Endereços IP

0rede estação

10 rede estação

110 rede estação

1110 endereço multiponto

A

B

C

D

classe1.0.0.0 to127.255.255.255128.0.0.0 to191.255.255.255192.0.0.0 to223.255.255.255224.0.0.0 to239.255.255.255

32 bits

Endereçamento “baseado em classes”:

Endereços IP A idéia é que cada dispositivo de rede

do planeta pudesse ter um endereço único para se identificar.

Atualmente, utiliza-se o IPv4, com 4 campos de 8 bits cada, totalizando (em teoria) 4.294.967.296 endereços possíveis.

Porém, devem ser excluídos endereços de rede, de broadcast e endereços privados, também denominados “frios”.

Camada de Rede 41

Endereços IP Em redes roteadas, o endereço é

composto de 2 partes: A que se refere a rede A que se refere ao do nó ou host

Se dois dispositivos possuírem o mesmo endereço que se refere à rede, então eles estão localizados na mesma rede

Camada de Rede 42

Endereços IP Caso contrário, estarão em redes distintas,

mas poderão ainda assim se comunicar através de um roteador.

Dentro da própria rede, o valor que irá diferenciá-lo é o número do nó ou host

Exemplo de um endereço classe C ( a mais comum na Internet).

200.136.76.5Onde:

200.136.76 é o endereço de rede5 é o endereço do nó.

Camada de Rede 43

Endereços IP especiais 127.0.0.1: endereço de loopback, ou localhost. Mesmo uma máquina sem interface de rede poderá tê-lo.

Basta que o protocolo TCP/IP esteja instalado. Utilizado para que os hosts enviem mensagens inter-processos

dentro de si mesmos. Testes de Web Server, etc ... Quando todos os bits referente aos hosts forem 0, teremos a

referência ao endereço de rede. Exemplo:

• 26.0.0.0 refere-se a rede 26• 128.66.0.0 refere-se a rede 128.66

Quando todos os bits referente aos hosts forem 1, teremos a referência ao endereço de broadcast, que se refere a todas as máquinas da rede. Exemplo:

• 10.255.255.255• 172.31.255.255

Camada de Rede 44

Endereços IP não roteáveis ou frios Para uma máquina desconectada da rede, não há

necessidade de outro que não seja o endereço de loopback (127.0.0.1)

Caso a rede a ser configurada NUNCA for acessar a Internet, qualquer endereço poderá ser utilizado.

Caso e rede possa vir a ser conectada a Internet, então por questões de segurança deve-se optar por aqueles incapazes de rotear, segundo a relação abaixo:

Classe A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 Classe B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 Classe C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255

Lembrando que cada máquina deve ter um endereço exclusivo.

Camada de Rede 45

Máscaras de sub redes Também conhecida como subnet mask ou

netmask. Utilizado para a criação de sub-redes. Sub-rede é uma divisão de uma rede de

computadores. Tem como função organizar a mesma, implementar políticas e diminuir o tráfego de pacotes.

As máscaras de sub-rede padrão são: Classe A: 255.0.0.0 Classe B: 255.255.0.0 Classe C: 255.255.255.0

Camada de Rede 46

IP móvel Dispositivos e computadores portáteis. Como resolver o problema de dispositivos que entram em

uma rede diferente da sua de origem ? Problemas:

O dispositivo deveria usar seu IP de origem em qualquer lugar

Não poderiam ocorrer alteração de SW nos hosts fixos nem nas tebelas dos roteadores.

Não deveriam haver desvios dos pacotes aos hosts móveis

Estando na sua origem, não poderia ocorrer overhead Solução: criação de um agente local (home agent), que

gera um CoA (care of address), que vem a ser um end. de IP temporário, gerado por um agente externo.

Haverá nesse caso um tunelamento do endereço do host móvel, utilizando a infraestrutura da rede externa.

Camada de Rede 47

IP móvel Em síntese, a etapa de discovery: Permite a detecção de agentes móveis; Lista um ou mais care-of-addresses disponíveis; Informa o nó móvel sobre capacidades especiais disponibilizadas pelo foreign agents,

como por exemplo, técnicas alternativas de encapsulamento. Permite aos nós móveis determinarem o endereço de rede e estado das suas ligações

pela Internet; Permite aos nós móveis saberem se o agente é uma home agent, foreign agent ou

ambos e portanto está na sua rede local ou numa exterior.

Camada de Rede 48

IP móvel

Camada de Rede 49

Camada de Rede 50

IPv6 Motivação inicial: espaço de endereços de 32-bits

completamente alocado até 2008. Endereçamento de 128 bits (16 bytes) Soluções paliativas, como o NAT, não vão

suportar a demanda. Genericamente não compatível com IPv4, mas

suporta TCP, UDP, ICMP, DNS, etc ... Motivação adicional :

formato do cabeçalho facilita acelerar processamento/re-encaminhamento

mudanças no cabeçalho para facilitar QoS novo endereço “anycast”: rota para o “melhor”

de vários servidores replicados

IPv6 Formato do datagrama IPv6:

Cabeçalho de tamanho fixo de 40 bytes, simplificado (7 campos)

Segurança aprimorada (autenticação e privacidade)

QoS – Quality of Service Processamento mais rápido Não admite fragmentação. Os hosts devem

dimensionar corretamente os pacotes que serão enviados. Se o host enviar um pacote muito grande ao roteador, ao invés de fragmentá-lo, simplesmente acusará um erro ao emissor, e não fará encaminhamento.

Camada de Rede 51

Cabeçalho IPv6

Camada de Rede 52

Camada de Rede 53

Cabeçalho IPv6Version: Sempre 6, representando a nova versão do protocoloTraffic class: distinção entre pacotes com requisitos de entrega em tempo real diferentes (Multimidia)Flow label: Em experiência, mas com o objetivo de aprimorar qualidade de serviço entre processos, como por exemplo, controle de retardo.Payload length: Total de bytes que seguem o cabeçalho. Anteriormente denominadoTotal LengthNext header: Permite o tratamento de outros cabeçalhos, caso existam. Por exemplo, um cabeçalho do tratador da camada de transporte (TCP ou UDP)Hop Limit: Limitador de vida do pacote. Equivalente ao time-to-liveSource Address e Destination Address: Endereços de origem e destino. Utilizam 16 bytes, como anteriormente citado. Porém, como o endereço ficaria muito grande, optou-se por usar notação hexadecimal, em 8 grupos 4 digitos cada, separados por dois-pontos.

8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:CDEF

ou, usando notação otimizada, com “zeros” à esquerda omitidos, e um ou mais grupos de 16 bits de “zeros em sequencia substituidos por um par de dois-pontos

8000::123:4567:89AB:CDEF