Redes de computadores:
Camada de rede(2)
Prof. Dr. Amine BERQIA
[email protected]
http://w3.ualg.pt/~bamine/
Formato datagrama IPv4
bit
0
VERS
4
HLEN
8
Tipo deServiço
Identificação
Time to Live
16
19
24
31
Comprimento total
Flags
Tipo
Offset de fragmento
Checksum de cabeçalho
Endereço IP origem
Endereço IP Destino
Opções de IP (pode ser omitido)
DADOS
Padding
Datagramas IP
 Pode-se
atrasar
 Duplicado
 Entregue fora de ordem
 Perdido
 Pode mudar rotas de pacote para pacote
 Sem conexão
IPv6(1)
Motivação:

Vamos ficar sem Classes B disponíveis (dentro de anos).

Eventualmente todo o espaço de endereçamento de 32 bits irá
esgotar. Embora 32 bits representa 4 bilhões nos, o routing
hierárquico não distribui endereços uniformemente.

Simplesmente não sabemos escalonar encaminhamentos para
além de algumas dezenas de milhares de redes. Assim,
aumentando o tamanho dos endereços IP resolve os problemas 1
e 2, mas não ajuda com o problema de escalonamento.
IPv6(2)
IPv6(3)





Este é um problema de engenharia no sentido que distribuir
actualizações de rotas, calcular novas tabelas de routing, e
guardar todas as rotas consome recursos de processador e
memória.
Podemos faze-lo para 10,000 redes, talvez até mesmo 100,000,
mas não para 1,000,000. Encontrar o equilíbrio certo entre estes
custos é difícil.
A necessidade de mais endereços dá-nos uma oportunidade para
melhorar em outros aspectos de actual IP (IPv4).
Repare no cabeçalho da Figura anterior, e a utilização do espaço
de endereçamento.
Durante o período de transição, serão incluídos endereços de
IPv4 em endereços de IPv6.
Transição De IPv4 Para IPv6



Durante a transição, nem todos os routers serão actualizados
para IPv6; Como irá a rede funcionar?
Duas aproximações propostas: Dual Stack e Tunneling
Dual Stack:
• Alguns routers com pilha dupla (v6, v4); outros são só
routers de v4
• Routers de pilha dupla traduzem o pacote a para um pacote
v4 se o próximo router for só v4
• DNS pode ser usado para determinar se um router é pilha
dupla ou não
• Serão perdidas algumas informações e características de
v6 se um pacote tiver que passar por qualquer router v4
Encaminhamento IP
 Executado
por routers
 Baseado em tabelas
 Encaminha numa base de pulo-por-pulo
(hop-by-hop)
 Endereço de destino é utilizado para
determinação da rota
Sumário Routing/Forwarding
 Retira
cabeçalhos da camada 2
 Extrai o campo de endereço de destino, D,
 Procura D na tabela de encaminhamento
 Procura próximo endereço de salto, N,
 Envia datagrama para N
 Adiciona cabeçalhos da camada 2
Operações Básicas de Routing (1)
Basic Routing
A.34
4321
A.24
3483
B.29
4923
A.1
D.1
D.3
3984
D.90
1834
B.56
4002
B.1
Router
C.1
C.45
8732
C.88
6202
Operações Básicas de Routing (2)
Routing Table
Layer 2 <--> Layer 3 Table
Network
Interface
Network.Host
Layer 2
A
0
A.34
4321
B
1
A.24
3483
C
2
B.29
4923
D
3
B.56
4002
C.45
8732
C.88
6202
D.3
3948
D.90
1834
Operações Basicas de Routing (3)
From C.45 to A.34
C.45 knows that A.34 isn't on the same net and sends it to router at C.1
Note DA for layer 2
3012
8732
JIP
A
34
C
45
Data
FCS
Inside the router the Layer 2 headers and trailers are removed leaving only the
layer 3 packet.
The router looks up the packet's DA in the routing table and forwards to the
appropriate interface.
A
34
C
45
Data
45
Data
At the interface, layer 2 headers and trailers are added back.
DA is the address of the destination host.
SA is the address of the router.
FCS is recalculated.
4321
2398
JIP
A
34
C
FCS
Routing de TCP/IP
IP Routing
140.192.10.5
0060CA23BE45
140.192.10.25
0060CA34CD29
140.192.100.34
0060CA4AD2EE
140.192.10.1
00C0C1AA3411
140.192.201.1
00C0C1AA3410
140.192.201.22
0060CA3499CC
140.192.201.126
0060CA3499DE
140.192.100.8
0060CAAABBCC
140.192.100.1
00C0C1AA3412
Router
140.192.34.1
00C0C1AA3413
140.192.34.34
0060CA114499
140.192.34.35
0060CA7819AA
Routing TCP/IP (2)
Layer 2 <--> Layer 3 Table
ARP Table
Routing Table
Network
Interface
Network.Host
Layer 2
140.192.10.0
0
140.192.10.5
0060CA23BE45
140.192.100.0
1
140.192.10.25
0060CA34CD29
140.192.201.0
2
140.192.100.34
0060CA4AD2EE
140.192.34.0
3
140.192.100.8
0060CAAABBCC
140.192.201.22
0060CA3499CC
140.192.201.126
0060CA3499DE
140.192.34.34
0060CA114499
140.192.34.35
0060CA7819AA
TCP/IP Routing(3)
From 140.192.34.34 to 140.192.10.5
140.192.34.34 knows that 140.192.10.5 isn't on the same net and sends it to router at 140.192.34.1
Note DA for layer 2
00C0C1AA3413
0060CA114499
IP
140.192.10.5 140.192.34.34
Data
FCS
Inside the router the Layer 2 headers and trailers are removed leaving only the
layer 3 packet.
The router looks up the packet's DA in the routing table and forwards to the
appropriate interface.
140.192.10.5 140.192.34.34
Data
At the interface, layer 2 headers and trailers are added back.
DA is the address of the destination host.
SA is the address of the router.
FCS is recalculated.
0060CA23BE45
00C0C1AA3411
IP
140.192.10.5 140.192.34.34
Data
FCS
Exemplo duma tabela de Routing IP
 Tabela
(b) é para router do centro (a)
O Conceito
O endereço de destino num cabeçalho dum
datagram refere-se sempre ao último destino.
Quando um router remeter o datagrama a outro
router, o endereço do próximo salto não aparece
no cabeçalho do datagrama.
Requisitos dum Protocolo de
Routing
Tamanho de tabela de encaminhamento eficiente
 Mensagens de controlo de encaminhamento
eficientes
 Robustez e fiabilidade
• prevenir loops
• evite buracos negros
• tempo de reconvergência é curto

Fonte de Informação da tabela de
Rotas
Manual
• Tabela criada à mão
• Útil em redes pequenas
• Útil se rotas nunca mudam
 Automático
• tabelas criada/actualizada por software
• Necessário em redes grandes
• Altera rotas de quando ocorrem falhas

Calcule Caminho melhor/mais curto

Métrica Possível
• distância geográfica
• custo económico
• capacidade
Algoritmos para Calcular Caminho
mais Curto
Distance Vector
• Troca que tabelas de routing com routers
vizinhos
• por exemplo, RIP, RIPv2
 Estado de ligação
• Routers trocam informação do estado de
ligação
• por exemplo, OSPF

Distance Vector
Routers anunciam periodicamente e aprendem
sobre redes IP
 Custo da rota está baseado em saltos até à rede
(número de routers para passar)
 Quando acontece falhas de ligações cálculos são
feitos de novo

Problema de Contagem Infinita
O que acontece quando a ligação 1 < - >5 falha?
 Será que 5 pensa que pode chegar lá através do 2?

Resolver o Problema de Contagem
Infinita
 Esperar
• Espere por um período de tempo antes de trocar caminhos.
Anunciar rota valida com custo infinito. Baseado em
temporizadores.
 Informar
o caminho completo
• Garante que não há loops, mas caro.
 Horizonte
dividido (split horizon)
• Não anuncie rotas a vizinhos se a rota foi recebida daquele vizinho.
Não é à prova de falha.
Outras Melhorias de Distance
Vector
 Actualizações
despelotadas
• Anuncia mudanças assim que as aprende. Pode ajudar a melhorar
tempo de convergência. Pode criar instabilidade de
encaminhamentos por agitar rotas.
 Poison
Reverse
• Usado com Split Horizon. Anuncia custo infinito no lugar de nada.
 Algoritmo
de Actualização difusa (DUAL)
• Parecido ao Esperar, mas routers são informados de caminhos
quebrados. Complexo. Não popular.
Estado de ligação
 Routers
distribuem informação de custo de
ligação e de topologia para todos os outros
routers na sua área.
 Todos os routers têm informação completa
sobre a rede.
 Cada router calcula o seu próprio caminho
óptimo para os destinos.
 Assegura ambientes livres de loops.