REDES DE COMPUTADORES II
Máscara de Rede
Um termo que você encontrará com facilidade ao configurar
redes baseadas no protocolo TCP/IP é a mascara de rede. A
máscara é formada por 32 bits no mesmo formato que o
endereçamento IP e cada bit 1 da máscara informa a parte do
endereço IP que é usada para o endereçamento da rede e cada
bit 0 informa a parte do endereço IP que é usada para ao
endereçamento das máquinas. Dessa forma, as máscaras
padrões são:
Classe A: 255.0.0.0
Classe B: 255.255.0.0
Classe C: 255.255.255.0
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Máscara de Rede
A máscara é usada fora de seus valores padrão quando há
necessidade de segmentação da rede. Por exemplo, um
endereço IP classe C 200.123.123.0 e pretendemos usar esse
endereço para distribuí-lo em quatro redes: uma rede local e
três redes situadas em outros locais, sendo a nossa necessidade
a seguinte:
Rede local: 31 endereços IP de 200.123.123.1 a 200.123.123.31,
máscara 255.255.255.224.
Rede 1: 32 endereços IP de 200.123.123.32 a 200.123.123.63,
máscara 255.255.255.224.
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Máscara de Rede
Rede 2: 64 endereços IP de 200.123.123.64 a 200.123.123.127,
máscara 255.255.255.192.
Rede 3: 127 endereços IP de 200.123.123.128 a
200.123.123.254, máscara 255.255.255.128.
O valor da máscara é a diferença entre 256 e o número de IPs
disponíveis na sub-rede em questão. Nessa conta você deve
levar em consideração os endereços 0 e 255, apesar de eles não
poderem ser usados para o endereçamento de máquinas.
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Máscara de Rede
O protocolo TCP/IP é roteável, isto é, ele foi criado pensando-se
na interligação de diversas redes, culminando na rede mundial
que hoje conhecemos por internet. Por isso, ele utiliza um
esquema de endereçamento lógico chamado de
endereçamento IP. Esse endereço permite identificar o
dispositivo e a rede na qual ele pertence.
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Máscara de Rede
Neste caso, configuramos os roteadores com uma máscara fora
do padrão, para que ele não precise enviar pacotes
desnecessariamente para as redes que não a de destino do
pacote. Por exemplo, na figura anterior um pacote destinado ao
endereço 200.123.123.200 será recusado pelos roteadores 2 e
3, mas aceito pelo roteador 4,que irá transmiti-lo para a rede 3.
Se a máscara de rede não fosse usada, os roteadores 2 e 3
enviariam esse pacote desnecessariamente para as redes 1 e 2,
congestionando essas redes sem necessidade, já que o destino
encontra-se na rede 3.
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ARP (Address Resolution Protocol)
Como acabamos de ver, as redes baseadas no protocolo TCP/IP
baseiam-se inteiramente em um endereço virtual, chamado
endereçamento IP. Acontece que as placas de rede das
máquinas conectadas á rede operam com esquema de
endereçamento MAC.
O protocolo ARP é responsável por fazer a conversão entre os
IPs e os endereços MAC de uma rede. Em uma rede grande, os
pacotes TCP/IP são encaminhados até a rede de destino através
dos roteadores. Ao chegar na rede de destino, o protocolo ARP
entra em ação para detectar o endereço da placa de rede para a
qual o pacote deve ser entregue, já que no pacote há somente o
endereço IP de destino e não o endereço da placa de rede.
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ARP (Address Resolution Protocol)
O ARP funciona mandando primeiramente uma mensagem de
broadcast para a rede perguntando, a todas as máquinas, qual
responde pelo endereço IP para o qual pretende-se transmitir
um pacote. Então, a máquina que corresponde a tal endereço
responde, identificando-se e informando o seu endereço MAC
para que a transmissão de dados entre essas máquinas possa
ser estabelecida.
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ARP (Address Resolution Protocol)
O ARP funciona mandando primeiramente uma mensagem de
broadcast para a rede perguntando, a todas as máquinas, qual
responde pelo endereço IP para o qual pretende-se transmitir
um pacote. Então, a máquina que corresponde a tal endereço
responde, identificando-se e informando o seu endereço MAC
para que a transmissão de dados entre essas máquinas possa
ser estabelecida.
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ARP (Address Resolution Protocol)
Para não ocupar a rede muitas vezes, já que, para saber quem é
responsável por um endereço IP o ARP tem de enviar uma
mensagem para todas as máquinas, o dispositivo transmissor
armazena os endereços IP recentemente acessados e seus
endereços MAC correspondentes em uma tabela na memória;
assim ele não precisará fazer um broadcast se precisar acessar
um endereço IP já conhecido.
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O protocolo IP
O protocolo IP é um protocolo não orientado á conexão, isto é,
ele não verifica se o datagrama chegou ou não ao destino. Isso é
feito pelo protocolo TCP, que pega os datagramas que estão
chegando e os coloca em ordem, pedindo uma retransmissão
dos datagramas que estão faltando.
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O protocolo IP
Um datagrama IP consiste em uma parte de cabeçalho e uma
parte de texto. O cabeçalho tem uma parte fixa de 20 bytes e
uma parte opcional de tamanho variável. Ele é transmitido em
uma ordem big endian: da esquerda para a direita, com o bit de
mais alta ordem do campo Version aparecendo primeiro. Nas
maquinas little endian, é necessária a conversao de software na
transmissão e na recepção.
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O protocolo IP
O campo Version controla a versão do protocolo à qual o
datagrama pertence. Incluindo-se a versão em cada datagrama,
é possível verificar a transição entre as versões, o que pode
levar meses ou até mesmo anos, com algumas máquinas
executando a versão antiga e outras executando a nova
versão. Atualmente, está ocorrendo uma transição entre o IPv4
e o IPv6, que já acontece há anos e nem sequer está próxima de
terminar. Algumas pessoas pensam até que ela nunca
acontecerá . A propósito da numeração, o IPv5 foi um protocolo
de fluxo em tempo real experimental, e nunca foi amplamente
utilizado.
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O protocolo IP
Como o tamanho do cabeçalho não é constante, existe um
campo no cabeçalho, IHL, que informa seu tamanho em
palavras de 32 bits. O valor mínimo é 5, quando não há
nenhuma opção presente. O valor máximo desse campo de 4
bits é 15, o que limita o cabeçalho a 60 bytes e o campo Options
a 40 bytes. Para algumas opções, como a que registra a rota
percorrida pelo pacote, 40 bytes é muito pouco, o que torna a
opção inútil.
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O protocolo IP
Como o tamanho do cabeçalho não é constante, existe um
campo no cabeçalho, IHL, que informa seu tamanho em
palavras de 32 bits. O valor mínimo é 5, quando não há
nenhuma opção presente. O valor máximo desse campo de 4
bits é 15, o que limita o cabeçalho a 60 bytes e o campo Options
a 40 bytes. Para algumas opções, como a que registra a rota
percorrida pelo pacote, 40 bytes é muito pouco, o que torna a
opção inútil.
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O protocolo IP
O campo Type of service é um dos poucos campos que tiveram
seu significado (ligeiramente) modificado ao longo dos anos. Ele
foi e ainda é destinado a distinguir entre diferentes classes de
serviço. São possíveis várias combinações de confiabilidade e
velocidade. Em se tratando de voz digitalizada, a entrega rápida
vence a entrega segura. Para a transferência de arquivos, uma
transmissão sem erros é mais importante do que uma
transmissão rápida.
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O protocolo IP
O campo Total length inclui tudo o que há no datagrama —
cabeçalho e dados. O tamanho máximo é de 65.535 bytes.
Atualmente, esse limite superior é tolerável, mas com as futuras
redes de gigabits serão necessários datagramas maiores. O
campo Identification é necessário para permitir que o host de
destino determine a qual datagrama pertence um fragmento
recém-chegado. Todos os fragmentos de um datagrama contêm
o mesmo valor de Identification.
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O protocolo IP
Em seguida, há um bit não utilizado e dois campos de 1 bit. DF
significa Don’t Fragment (não fragmentar). Trata-se de uma
ordem para os roteadores não fragmentarem o datagrama,
porque a máquina de destino é incapaz de juntar os fragmentos
novamente. Todas as máquinas são obrigadas a aceitar
fragmentos de 576 bytes ou menos. MF significa More
Fragments (mais fragmentos). Todos os fragmentos, exceto o
último, têm esse conjunto de bits, necessário para se saber
quando chegaram todos os fragmentos de um datagrama.
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O protocolo IP
O campo Fragment offset informa a que ponto do datagrama
atual o fragmento pertence. Todos os fragmentos de um
datagrama, com exceção do último, devem ser múltiplos de 8
bytes, a unidade elementar de fragmento. Como são fornecidos
13 bits, existem no máximo 8192 fragmentos por datagrama,
resultando em um tamanho máximo de datagrama igual a
65.536 bytes, um a mais que o campo Total length.
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O protocolo IP
O campo Time to live é um contador usado para limitar a vida
útil dos pacotes. Esse campo conta o tempo em segundos,
permitindo uma vida útil máxima de 255 s. Esse contador deve
ser decrementado a cada hop e supõem-se que ele seja
decrementado diversas vezes quando estiver enfileirado
durante um longo tempo em um roteador. Na prática, ele
simplesmente conta os hops. Quando o contador chega a zero,
o pacote é descartado e um pacote de advertência é enviado ao
host de origem. Esse recurso evita que os datagramas fiquem
vagando indefinidamente, algo que aconteceria se as tabelas de
roteamento fossem danificadas.
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O protocolo IP
O campo Header checksum confere apenas o cabeçalho. Esse
total de verificação é útil para a detecção de erros gerados por
palavras de memória incorretas em um roteador. Observe que
Header checksum deve ser recontado a cada hop, porque pelo
um campo sempre se altera (o campo Time to live), mas existem
artifícios que podem ser usados para acelerar o cálculo.
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O protocolo IP
Os campos Source address e Destination address indicam o
número da rede e o número do host. O campo Options foi
projetado para permitir que versões posteriores do protocolo
incluam informações inexistentes no projeto original,
possibilitando a experimentação de novas idéias e evitando a
alocação de bits de cabeçalho para informações raramente
necessárias. Existem opções de tamanhos variáveis. Cada uma
começa com um código de um byte identificando a opção. O
campo Options é preenchido até alcançar um múltiplo de
quatro bytes.
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O protocolo IP