Comunicação de Dados
por
Fernando Luís Dotti
[email protected]
Redes de Computadores
Nível de Rede
Fontes principais:
Redes de Computadores - das LANs, MANs e WANs às Redes ATM. Luiz
Fernando G. Soares, Guido Lemos, Sérgio Colcher. Editora Campus.
Internetworking with TCP/IP - Vol. I. Douglas E. Comer
Uso de alguns Slides de Raj Jain. Univ. de Ohio. EUA.
Nível de Rede
Internet Nível de Rede na Internet

O ambiente inter-redes:
– hosts conectados a redes
– redes interligam-se por gateways: redes variam de redes locais a
redes de grande porte
Nível de Rede na Internet
Nível de Rede na Internet - IPv4

Protocolo IP - características:
– serviço de datagrama não confiável - não há reconhecimento de
dados
– fragmentação e remontagem de pacotes
– não há controle de erro sobre os dados: somente sobre o
cabeçalho do pacote de rede
– não há controle de fluxo
– endereçamento hierárquico
– roteamento adaptativo distribuídos nos gateways
Nível de Rede na Internet - IPv4

Endereçamento IP
– 32 bits
– dividido em parte de rede e host dentro da rede
– endereços de rede distribuídos pelo NIC (Network Information
Center) - endereços de hosts na rede decididos localmente
Nível de Rede na Internet - IPv4

Endereçamento IP
Nível de Rede na Internet - IPv4

Endereçamento IP
– número de hosts por rede nas diferentes classes de endereços
Nível de Rede na Internet - IPv4

Endereçamento IP
– hosts em uma rede tem mesmo prefixo de rede: end. Hierárquico
– host conectado a mais de uma rede: multi-homed host - tem dois
endereços IP - não realiza roteamento
Nível de Rede na Internet - IPv4

Roteadores tem 2 ou mais endereços - um para cada interface
de rede
Nível de Rede na Internet - IPv4

Roteamento:
– tabela nos gateways: informa próximo roteador apropriado para
rede destino (next hop)
Nível de Rede na Internet - IPv4

Roteamento:
– conteúdo das tabelas nos gateways
Nível de Rede na Internet - IPv4

Procedimento de Roteamento em cada Gateway:
– pega endereço IP destino do pacote -> Dest
se rede(Dest) == rede ligada diretamente ao Gateway
então mapeia o endereço IP para endereço de enlace
coloca pacote em um frame de enlace
envia
senão
para cada entrada na tabela de roteamento testa
se ( (Dest & Mascara) == rede(EntradaNaTabela) )
então pega o endereço do próximo roteador na entrada da tabela
mapeia o endereço IP para endereço de enlace
coloca pacote em um frame de enlace
envia


Fonte e destino no pacote IP permanecem os mesmos,
muda o endereço de enlace do destino (endereço MAC)
Mapeamento de Endereço IP para Endereço de Enlace:
ARP - Address Resolution Protocol
Nível de Rede na Internet - IPv4

Protocolo IPv4 - Cabeçalho
Nível de Rede na Internet
Nível de Rede na Internet - IPv4

Campos no cabeçalho do IPv4:
– versão: sempre 4
– TOS (Type of Service): minimizar atraso, maximizar transferência
total, maximizar confiabilidade, minimizar custo
• raramente utilizado - implementado
– identifier: identificador diferente para cada pacote
– TTL: Time To Live: inicializado em 64 - decrementado em cada
roteador - quando chega a zero descarta pacote - evita loops
– protocol: informa o protocolo de nível superior contido nos dados.
Eg.: TCP=6, UDP=17
– header checksum: soma de palavras de 16 bits usando
complemento de um
– IP source and destination addres : permanecem intactos durante
roteamento (somente os endereços de enlace são manipulados
nos roteadores)
Nível de Rede na Internet - IPv4

Fragmentação e Remontagem de pacotes
– protocolo de enlace pode limitar o tamanho de frames < 65,536
bytes
– pacote de transporte pode ser muito grande para mandar em um
único pacote IP
– Separar a unidade de dados de transporte em fragmentos
• cada fragmento torna-se um pacote IP (não é problema para
roteadores)
• cada fragmento tem mesmo identificador, endereço fonte e destino
• o “fragment-offset” indica o deslocamento dos dados dentro do pacote
original
• flag “more fragments”: 0 se último
• fragmentos remontados somente no destino final
• “do not fragment” bit: sinaliza conteúdo que não pode ser separado roteador manda mensagem de erro se ele tem que fragmentar e não
pode
Nível de Rede na Internet - IPv4

Opções do IP:
– gravar a rota;
– gravar timestamps ao longo da rota;
– loose source routing - fonte manda informações de alguns nodos a
passar;
– strict source routing - fonte manda informações estritas da rota a
ser seguida
– processamento em caso de fragmentação
• opção COPY: copiar ou não copiar campo opções para os fragmentos
• source route: copiar
• record route: rotas diversas - copiar só para um
Nível de Rede na Internet - ARP

Mapeamento de Endereço IP para Endereço de Enlace
– esquema de vinculação dinâmica
– resolução de endereço
• >>> Adress Resolution Protocol (ARP)
– Procedimento implementado pelo ARP
• estação tem endereço IP do destinatário na mesma rede
e deseja achar o endereço de enlace
• manda pacote em difusão na rede local perguntando qual a estação da
rede que tem aquele endereço IP
• todas estações escutam
• somente a estação com o endereço de rede informado responde com
seu endereço de enlace
• originador guarda mapeamento endereço Rede -> endereço enlace em
um cache
• outras estações descartam os pacotes
• próximos pacotes enviados do originador para o destinatário não serão
mais por difusão
Nível de Rede na Internet - RARP

Mapeamento de Endereço de Enlace para Endereço IP
– >>> Reverse Adress Resolution Protocol (RARP)
– Usado para determinar endereço IP de estações sem disco
durante o “boot”
– Procedimento implementado pelo RARP
• endereços MAC são únicos e permanentes
• host envia por difusão na rede local um pedido RARP informando seu
endereço MAC e perguntando pelo seu endereço IP
• um Servidor RARP na rede local responde ao pedido, informando o
endereço IP associado ao MAC
• originador grava seu IP
• demais estações descartam pacote
• vários servidores por rede são desejados para maior confiabilidade
• servidor implementa tabela de mapeamento MAC - > IP para a rede
local onde está conectado
Nível de Rede na Internet - Limitações

Crescimento da rede
– 10 bilhões de pessoas em 2020
– cada pessoa tendo mais de um computador
– assumindo-se 100 computadores por pessoa --> 10e12
computadores
– assumindo-se várias interfaces por nodo e vários endereços por
interface: existem estimativas de 10e10 a 10e12 endereços por
host
– margem de segurança -> 10e15 endereços por host
– requisitos de aproximadamente 10e9 redes
– desejável: 10e12 a 10e15 redes
Nível de Rede na Internet - IPv6


Endereçamento IPv4 não será capaz de suportar
Protocolo IPv6
– endereços de 128 bits: 2e120 = 3.4 * 10e38 endereços
• 665 * 10e21 endereços por m2 da superfície da terra
– expectativa de suportar roteamento:
• 8 * 10e17 a 2*10e33 endereços
• 8 * 10e17 -> 1.564 endereços por m2 da superfície da terra
Nível de Rede na Internet - IPv6
Nível de Rede na Internet - IPv6

IPv4 vs IPv6
– 1995 vs 1975
– IPv6 tem somente o dobro de cabeçalho do IPv4
– somente número de versão continua com mesmo lugar e
significado
– removidos: tamanho do cabeçalho, tipo de serviço, identificação,
flags, deslocamento do fragmento, checksum do cabeçalho
– protocol type trocado por next header
– ttl representado por “hop limit”
– adicionado: prioridade
– todos os campos de tamanho fixo
– não há campos opcionais
– 8 bits para hop-limit = 255 máximo