Arquitetura de Redes de
Computadores
Luiz Paulo Maia
Camada de Redes
Camada de Redes
1
Comutação
Rede de interconexão
E
C
Mensagem
A
F
D
G
H
B
Camada de Redes
Mensagem
2
Modelo de camadas
e comutação
A
B
Rede de interconexão
Aplicação
Transporte
D
G
Aplicação
H
Transporte
Rede
Rede
Enlace
Enlace
Física
Física
Camada de Redes
3
Comutação por circuito
Rede de interconexão
E
C
Mensagem
A
F
D
G
H
B
Camada de Redes
Mensagem
4
Comutação por pacote
Rede de interconexão
E
P4
P3
P2
P1
P3
C
A
Mensagem
F
D
P2
P4
G
P1
H
B
P4
P3
P2
P1
Mensagem
Camada de Redes
5
Serviço de datagrama
não-confiável
Rede de interconexão
E
P4
P3
P2
P1
Mensagem
P3
C
A
F
D
P4
G
P1
H
B
P3
P4
P1
Mensagem
Camada de Redes
6
Pacote ou datagrama IP
7
0
Versão
TC
8
15 16
Tipo de serviço
Identificação
Tempo de vida
23 24
31
Tamanho total
Flags
Protocolo
Deslocamento do fragmento
Checksum do cabeçalho
Endereço IP de origem
Endereço IP de destino
Opções
Complemento
Dados
Camada de Redes
7
Serviço de circuito virtual
Rede de interconexão
E
P3
C
P4
P4
P3
P2
P1
A
Mensagem
F
D
P2
G
P1
H
B
P4
P3
P2
P1
Mensagem
Camada de Redes
8
Formato do endereço IP
7
0
8
15 16
23 24
31
1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0
146
Camada de Redes
164
2
70
9
Endereçamento hierárquico
9.0.0.0
139.82.0.0
IBM
PUC-RJ
36.0.0.0
Stanford
143.107.0.0
146.164.0.0
USP
UFRJ
Camada de Redes
10
Classes de endereços IP
7
0
8
15 16
23 24
A
0
B
1 0
C
1 1 0
D
1 1 1 0
Endereço multicast
E
1 1 1 1
Endereço reservado
Id. da rede
Camada de Redes
31
Id. do host
Id. da rede
Id. do host
Id. da rede
Id. do host
11
Número de redes e
hosts por classe
Camada de Redes
12
Intervalos de endereços
por classe
Camada de Redes
13
Rede sem sub-redes
Rede
146.164.0.0
H
H
H
H
H
H
H
H
H
Camada de Redes
H
14
Rede com sub-redes
Rede
146.164.0.0
Economia
Engenharia
Informática
Sub-redes
Medicina
Letras
Camada de Redes
15
Endereçamento e
subendereçamento
(a)
Id. da rede
(b)
Id. da rede
Camada de Redes
Id. do host
Id. da sub-rede
Id. do host
16
Exemplo de subendereçamento
Camada de Redes
17
Endereçamento hierárquico
Internet
Rede
146.164.0.0
146.164.1.0
146.164.4.0
Economia
Engenharia
146.164.2.0
Outras redes
da Internet
R
146.164.5.0
Informática
146.164.3.0
Medicina
Letras
Camada de Redes
18
Exemplos de máscaras
de sub-rede
11111111
00000000
00000000
00000000
=
255
0
0
0
11111111
11111111
00000000
00000000
=
255
255
0
0
11111111
11111111
11111111
00000000
=
255
255
255
0
Camada de Redes
19
Exemplo de máscara
de sub-rede
255
255
0
0
(a)
255
255
255
0
146
164
2
70
Sub-rede
Host
(b)
146
164
Rede
Camada de Redes
2
70
Host
Rede
20
Endereçamento dinâmico
Solicita endereço
Cliente
DHCP
Camada de Redes
Envia endereço
Servidor
DHCP
21
Mapeamento de endereços
Host A
Host B
IP1
IP2
EE1
EE2
Camada de Redes
22
Comando arp
Camada de Redes
23
Intervalos de endereços privados
Camada de Redes
24
Funcionamento do NAT
Rede
10.0.0.0
Internet
146.164.2.70
10.0.0.2
A
Camada de Redes
10.0.0.1
R
192.1.2.3
B
25
Endereçamento multicast
Transmissor
Msg
Camada de Redes
26
Processo de roteamento
TR1
20 E
30 D
40 D
50 D
20.0.0.0
R1
TR2
20 E
30 E
40 D
50 D
30.0.0.0
R2
TR3
20 E
30 E
40 E
50 D
40.0.0.0
R3
50.0.0.0
20
dados
pacote
Camada de Redes
27
Exemplo do roteamento
por vetor de distância
C1
A
B
C2
C3
C
C4
C5
D
E
C6
Camada de Redes
28
Tabelas de roteamento em T0
Destino
A
Caminho
-
Destino
D
Camada de Redes
Custo
0
Caminho
-
Destino
B
Custo
0
Caminho
-
Custo
0
Destino
E
Destino
C
Caminho
-
Caminho
-
Custo
0
Custo
0
29
Vetores enviados em T1
Camada de Redes
30
Tabelas de roteamento em T1
Destino
A
B
D
Caminho
C1
C3
Destino
D
A
E
Camada de Redes
Custo
0
1
1
Caminho
C3
C6
Destino
B
A
C
E
Custo
0
1
1
Caminho
C1
C2
C4
Custo
0
1
1
1
Destino
E
B
C
D
Destino
C
B
E
Caminho
C4
C5
C6
Caminho
C2
C5
Custo
0
1
1
Custo
0
1
1
1
31
Vetores enviados em T2
Camada de Redes
32
Tabelas de roteamento em T2
Destino
A
B
D
C
E
Caminho
C1
C3
C1
C1
Destino
D
A
E
B
C
Camada de Redes
Custo
0
1
1
2
2
Caminho
C3
C6
C3
C6
Destino
B
A
C
E
D
Custo
0
1
1
2
2
Caminho
C1
C2
C4
C1
Custo
0
1
1
1
2
Destino
E
B
C
D
A
Destino
C
B
E
A
D
Caminho
C4
C5
C6
C4
Caminho
C2
C5
C2
C5
Custo
0
1
1
2
2
Custo
0
1
1
1
2
33
Falha no caminho C1
C1
B
C2
C3
C
C4
E
C6
Caminho
C1
C2
C4
C1
Custo
0
(b)
1
1
8
Camada de Redes
Destino
B
A
C
E
D
1
8
C5
D
Custo
0
8 8
(a)
Caminho
C1
C3
C1
C1
8
A
Destino
A
B
D
C
E
34
Tabelas de C, D e E após
recebimento dos vetores de A e B
2
Destino
D
A
E
B
C
Caminho
C3
C6
C3
C6
Custo
0
1
1
2
Destino
E
B
C
D
A
Caminho
C4
C5
C6
C4
Custo
0
1
1
1
8
Camada de Redes
Custo
0
1
1
8
Caminho
C2
C5
C2
C5
8
Destino
C
B
E
A
D
35
Tabelas após recebimento
dos vetores de C, D e E
Camada de Redes
1
3
2
Caminho
C3
C6
C6
C6
Destino
B
A
C
E
D
Custo
0
1
1
2
2
Caminho
C1
C2
C4
C4
Custo
0
1
1
2
Destino
E
B
C
D
A
Destino
C
B
E
A
D
Caminho
C4
C5
C6
C6
Caminho
C2
C5
C2
C5
Custo
0
1
1
8
Destino
D
A
E
B
C
Custo
0
8
Caminho
C1
C3
C3
C3
8
Destino
A
B
D
C
E
2
Custo
0
1
1
1
2
36
Tabelas de roteamento
após a convergência
Destino
A
B
D
C
E
Caminho
C3
C3
C3
C3
Destino
D
A
E
B
C
Camada de Redes
Custo
0
3
1
3
2
Caminho
C3
C6
C6
C6
Destino
B
A
C
E
D
Custo
0
1
1
2
2
Caminho
C4
C2
C4
C4
Custo
0
3
1
1
2
Destino
E
B
C
D
A
Destino
C
B
E
A
D
Caminho
C4
C5
C6
C6
Caminho
C2
C5
C5
C5
Custo
0
1
1
3
2
Custo
0
1
1
1
2
37
Exemplo do roteamento
por estado do enlace
7
B
2
C
2
A
E
6
3
3
2
F
D
2
1
G
2
H
4
Camada de Redes
38
LSP criados por cada roteador
A
B
C
B 2
G 6
A 2
C 7
E 2
B 7
D 3
F 3
Camada de Redes
D
C 3
H 2
E
F
B 2
F 2
G 1
C 3
E 2
H 2
G
A 6
E 1
H 4
H
D 2
F 2
G 4
39
Base de dados após recebimento
dos pacotes LSP
De
A
A
B
B
B
C
C
C
D
D
E
E
E
F
F
F
G
G
G
H
H
H
Camada de Redes
Para
B
G
A
C
E
B
D
F
C
H
B
F
G
C
E
H
A
E
H
D
F
G
Custo
2
6
2
7
2
7
3
3
3
2
2
2
1
3
2
2
6
1
4
2
2
4
40
Árvore do caminho
de menor custo
7
B
2
C
2
A
E
1
G
Camada de Redes
2
F
D
2
2
H
41
Construção da árvore de caminho
de menor custo
Camada de Redes
42
Base de dados após falha de B-E
(a)
3
3
2
A
E
6
2
2
1
2
H
G
4
Camada de Redes
D
F
(b)
Custo
2
6
2
7
8
C
Para
B
G
A
C
E
B
D
F
C
H
B
F
G
C
E
H
A
E
H
D
F
G
7
3
3
3
2
8
7
B
De
A
A
B
B
B
C
C
C
D
D
E
E
E
F
F
F
G
G
G
H
H
H
2
1
3
2
2
6
1
4
2
2
4
43
Árvore de caminho de menor
custo após a falha de B-E
7
B
C
3
2
A
E
6
2
F
D
1
G
H
4
Camada de Redes
44
Exemplo de roteamento
hierárquico
Região 2
Região 1
B1
A1
C1
A2
C2
B2
D2
Região 4
Região 3
B4
C4
A3
B3
A4
D4
E4
Camada de Redes
45
Tabela de roteamento de A1
(a)
Destino
A1
B1
C1
A2
B2
C2
D2
A3
B3
A4
B4
C4
D4
E4
Caminho
B1
C1
B1
B1
B1
B1
C1
C1
C1
C1
B1
C1
C1
Camada de Redes
Custo
0
1
1
2
3
3
4
3
2
3
4
5
5
4
(b)
Destino
A1
B1
C1
R2
R3
R4
Caminho
B1
C1
B1
C1
C1
Custo
0
1
1
2
2
3
46
Comparação entre roteamento
unicast e broadcast
D1
D1
1
A
B
1000
D2
C
1000
(b)
1
...
(a)
1
Dn
Camada de Redes
A
B
1
1
D2
1
...
1
C
1
Dn
47
Roteamento por inundação
B
C
P
B
C
P
P
(b)
A
F
P
F
A
P
(a)
P
P
D
E
D
E
P
B
P
P
C
P
P
P
P
P
A
F
P
P
P
(c)
P
D
E
P
Camada de Redes
P
P
48
Roteamento por
árvore de cobertura
A
B
C
A
D
E
B
C
(a)
D
E
(b)
F
H
G
I
Camada de Redes
F
J
K
H
G
I
J
K
49
Árvore de cobertura
de menor custo
T
T
A
(a)
C
B
A
D
E
(b)
C
B
D
E
R
F
G
R
R
Camada de Redes
H
I
R
F
G
R
R
H
I
50
Árvore baseada em núcleo
T
T
A
(a)
C
B
A
D
E
(b)
C
B
D
E
R
F
G
R
R
Camada de Redes
H
I
R
F
G
R
R
H
I
51
Barramento compartilhado
Memória
UCP
Interface
de rede
Camada de Redes
Interface
de rede
Interface
de rede
Interface
de rede
52
Barramento compartilhado
com múltiplas UCP
Memória
Memória
Memória
Memória
UCP
UCP
UCP
UCP
Interface
de rede
Camada de Redes
Interface
de rede
Interface
de rede
Interface
de rede
53
Barramento compartilhado
com UCP na interface
Memória
UCP
Memória
Memória
Memória
Memória
UCP
UCP
UCP
UCP
Interface
Interface
Interface
Interface
Camada de Redes
54
Barramento cruzado comutado
Memória
UCP
Memória
UCP
Interface
Memória
UCP
Interface
Memória
UCP
Interface
Camada de Redes
Memória
Memória
Memória
Memória
UCP
UCP
UCP
UCP
Interface
Interface
Interface
Interface
55
Filas de entrada e saída
Memória
UCP
Interface de entrada
P
P
Interface de saída
P
Unidade de
interconexão
Interface de entrada
P
P
Camada de Redes
P
P
P
P
Interface de saída
P
P
P
56
Encapsulamento na
camada de enlace
Pacote
Cab.
IP
Dado
Camada
de rede
Encapsulamento
Cab.
Enlace
Dado
Camada
de enlace
Quadro
Camada de Redes
57
Exemplo de fragmentação
Cabeçalho
(20 bytes)
Cabeçalho
(20 bytes)
Dados
(3980 bytes)
Dados
(1480 bytes)
Cabeçalho
(20 bytes)
Pacote
(4000 bytes)
Fragmento 1
(1500 bytes)
Dados
(1480 bytes)
Cabeçalho
(20 bytes)
Camada de Redes
Fragmento 2
(1500 bytes)
Dados
(1020 bytes)
Fragmento 3
(1040 bytes)
58
Camada de Redes
Volume
Atraso (b)
Colapso
Congestionamento
Normal
Taxa de utilização (a)
Efeitos do congestionamento
Volume
59
Variação do atraso
Direção do fluxo
P4
P3
a'’
Camada de Redes
P2
a'
P1
a
60
Aplicações e suas
necessidades de QoS
Camada de Redes
61
Política de
escalonamento FCFS
Tráfego de entrada
P2
F1
P1
Tráfego de saída
P4
P3
P2
P2
P1
P1
Camada de Redes
F2
R
P4
P2
P3
P2
P2
P1
P1
P1
F3
62
Protocolo RSVP
PATH
E
A
F
D
G
H
B
RESV
Camada de Redes
63