Nível 3 1

O Nível de Rede

• Papel• Questões Típicas• Comutação de Pacotes: espera o pacote

chegar => checksum.• Serviços Oferecidos:

Com Conexão, Sem Conexão.IP : sem conexão – Porquê?

Nível 3 2

Sem conexão x Com conexão

Questões a comparar:

Endereçamento, Manutenção de Estado,

Roteamento, Falha no roteador, QoS, Controle de congestionamento

Nível 3 3

5.2 - Algoritmos de Roteamento• Propriedades desejáveis: correto, robusto, estável,

eficiente, justo

• Princípio de Otimização:

Rota Ideal, Arvore de Escoamento

• Classes de Algoritmos:

– Estático : Shortest Path, Flooding

– Dinâmico: Link State Routing (RIP, IS-IS, OSPF)

Nível 3 4

Caminho mais curto (Dijkstra)

• As cinco primeiras etapas utilizadas no cálculo do menor caminho de A a D. As setas indicam o nó ativo.

Nível 3 5

OSPF - Open Shortest Path First

• Pacote de estado do enlace:

• Buffer no roteador B:

• Hosts móveis: Como os outros hosts vão localizar o host móvel? Problemas: Modificar rotas dos roteadores, mobilidade na aplicação, serviços contratados pelo IP.

• Agente Local, Endereço de “Care of”

Nível 3 6

Roteamento para dispositivos móveis (1)

Nível 3

Nível 3 7

Roteamento em redes Ad Hoc (1)

• MANETs (Mobile Ad hoc Networks).

• Alg de roteamento: AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector) considera limitadas largura de banda e bateria.

• Criação e manutenção de rotas.

Nível 3 8

Congestionamento

- O que é congestionamento?

Throughput x Goodput

- Estratégias empregadas: tentar evitar ou lidar com ele.

Nível 39

Soluções para congestionamento

Ajustar as rotas de acordo com padrões de tráfego: causam oscilação nas tabelas de rotas (não é normalmente utilizado). Idéia: dividir o tráfego por vários caminhos.

Escala de meses: Aumentar recursos

Diminuir a carga: recusa novos acessos

Na iminência do congestionamento (monitorar parâmetros), a rede solicita que as fontes atrasem ou a rede atrasa o tráfego. (Bit ECN – Explicit Congestion Notification)

Escolher que pacotes descartar. RED: Random Early Detection

Em diferentes escalas de tempo:

Nível 3 10

5.4 - Qualidade de Serviço

Necessidades dos Fluxos: Largura de Banda (Throughput); Atraso (Delay); Flutuação (Jitter); Perda (Drop).

• Aplicações versus Rigidez de Requisitos;• Categorias de QoS:

–CBR (Constant Bit Rate) : Telefonia–VBR –RT (Variable Bit Rate – Real Time):

videoconferencia compactada –VBR – NRT: Video on Demand–Best Effort: Transferência de arquivo.

11

5.4.2 - Modelagem de Tráfego

(b) Balde furado (Leaky bucket)

(c) Balde de símbolos (Token bucket)

12

5.4.3 - Escalonamento de pacotes

Que pacotes escolher, ou que pacotes descartar.

FIFO – First In, First Out.

RED - Random Early Detection.

Round Robin - Rodízio de Fila.

WFQ (Weighted Fair Queueing) - Rodízio de filas ponderado.

Pacotes são encaminhados de acordo com o endereço de destino que pode ser:

Unicast, Broadcast, Multicast, Anycast.

Nível 3 13

5.4.5 - Serviços Integrados (IntServ) Parte integrante dos serviços integrados (2 dezenas de RFCs):

RSVP (Resource reSerVation Protocol)

Nível 3 14

5.4.6 - Serviços Diferenciados (DiffServ)(1) Classe de encaminhamento expresso

(2) Classe de encaminhamento garantido

Uma implementação possível:

=> pouca perda, atraso e flutuação; (está comum marcar VoIP como expresso).

Nível 3 15

5.5 – Interligação de redes

A heterogeneidade veio para ficar! Enquanto não verificarem que a tecnologia [preencha a gosto] é melhor...

• Diferenças possíveis entre redes relativas à camada de rede (afora questões físicas como modulação e questões de enlace como formato do quadro):

Nível 3 16

5.5.2 - Conectar redes

a) Uma Rede com 3 tipos de rede: WiFi, MPLS (MultiProtocol Label Switching)e Ethernet; MPLS – protocolo de nível 2.5, orientado a conexão que cria circuito virtual

b) Processamento dos protocolos => necessidade de fragmentação :WiFi/Eth

Nível 3 17

5.5.3 - Tunelamento

Nível 3 18

Questões para Interconexão1. (5.5.4) Roteamento entre redes:

• Autonomous System (AS). Protocolo de gateway interior (intradomínio) .Ex: OSPF• Protocolo de gateway exterior (interdominio). Ex: BGP (Border Gateway Protocol).

2. (5.5.5)Fragmentação:

Fragmentos após passarem por uma rede que admite 8 bytes de dados

Fragmentos após passarem por uma rede que admite 5 bytes de dados

Nível 3 19

Descoberta de MTU

MTU – Maximum Transmission Unit

Nível 3 20

O cabeçalho IPv4 - 1

Nível 3 21

Endereços IP

Definidas inicialmente na Internet (antes de 1993) e não mais utilizadas:

Nível 3 22

Subdivisão de RedesEE:

1000 0000 1101 0000 00xx....

CC:

1000 0000 1101 0000 1xxx....

Artes:

1000 0000 1101 0000 011x..

CIDR - Classless InterDomain Routing.

A partir de 194.24.0.0 há 8192 (=213) ends em um bloco disponível. Cambridge solicitou 2048 (=211) endereços; Oxford solicitou 4096 (=212) endereços; Edinburgh solicitou 1024 (=210) endereços. Maior prefixo: 194.24.0.0/19.

Nível 3 23

Agregação de prefixos IP

Cada faixa atribuída deve ser conhecida pelos roteadores? Não necessariamente:Londres conhece as 3 redes, agrega os 3 prefixos em um: 194.24.0.0/19, que é passado para Nova York. NY reduziu 3 entradas para uma.

Nível 3 24

Maior prefixo combinado

Se São Francisco solicitou 1024 endereços e foi alocado o bloco que ainda estava disponível (194.24.12.0/22).

Os pacotes devem ser enviados na direção da rota mais específica, ou do maior prefixo combinado.

Nível 3 25

Tabela de Roteamento

Indica para onde enviar as mensagens.

RIT – Routing Information Table. Indica:

Destino Máscara Gateway Interface Métrica

End. de rede ou

IP destino

Máscara na sub-

rede

Próximo roteador

que possa entregar

datagrama

Endereço da

Interface pela qual

será enviada a

mensagem

Quantos roteadores atravessar

até o destino.

Lidando com Endereço IP

Intervalos privativos: (Classe A) 10.0.0.0 , (Classe B)172.16.0.0 e (Classe C) 192.168.0.0

NAT – Técnica contra esgotamento de IP e pró-privacidade

DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol.Nível 3 26

Nível 3 27

IPv6

(1) Endereços de 16 bytes de comprimento. Suporta 2128 , aproximadamente 3x1038, o que na prática significa endereços ilimitados; Possibilidade do IPv4: 4.3 bilhões - Hoje estima-se 5.5 bilhões de dispositivos;

(2) Simplificação do cabeçalho: De 13 campos no IPv4 para 7 no IPv6 -> processamento mais rápido nos roteadores;

(3) Melhor suporte a opções: campos antes necessários, passam a ser opcionais. O roteador pode saltar opções não pertinentes.

(4) Avanços em segurança com características de privacidade e autenticação.

(5) Melhor tratamento de tipo de serviço: com o tráfego multimídia necessita mais que 8 bits.

Tamanho Fixo: 40 Bytes

Cabeçalho IPv6

Nível Rede 29

Pilha Dupla x Túnel

A

B

C

D

E

F

Ipv6

Ipv6

Ipv4

Ipv6

Ipv6

Ipv4

A

B

C

D

E

F

Ipv6

Ipv6

Ipv4

Ipv6

Ipv6

Ipv4

A quer enviar mensagem para F. O IPv4 que há no meio encapsula o IPv6.