Aula 6 Modelo de Divisão em Camadas TCP/IPwalderson.com/2011-1/rc/06-Aula.pdf · Conceito de...

APLICATIVOAPLICATIVO

TRANSPORTETRANSPORTE

INTER-REDEINTER-REDE

INTERFACE INTERFACE DE REDEDE REDE

FÍSICAFÍSICA

Modelo de Divisão em Camadas TCP/IPModelo de Divisão em Camadas TCP/IP

Camada Camada ConceitualConceitual Unidade de Dados do Unidade de Dados do

Protocolo - Protocolo - PDUPDU

MensagemMensagem

SegmentoSegmento

01010101010100000011110 01010101010100000011110 Sinais Sinais ElétricosElétricos

DatagramaDatagrama/Pacote/Pacote

QuadroQuadro

Aula 6Aula 6

Camada FÍSICACamada FÍSICA

FÍSICAFÍSICA

QUADROQUADRO

01010101010100000011110 01010101010100000011110 Sinais ElétricosSinais Elétricos

SINALIZAÇÃOSINALIZAÇÃO

Tecnologias de Meio Tecnologias de Meio Físico:Físico:

Fibra Fibra Ótica;Ótica;

Fio de Cobre;Fio de Cobre;

Ondas Ondas Eletromagnéticas.Eletromagnéticas.

Camada de Interface de Camada de Interface de RedeRede

INTERFACE DE INTERFACE DE REDESREDES

DATAGRAMA IPDATAGRAMA IP

QUADROQUADRO

ENCAPSULAMENTOENCAPSULAMENTO

DATAGRAMA IPDATAGRAMA IP

Quadros:Quadros:

Token Ring;Token Ring;Ethernet;Ethernet;

Frame Relay.Frame Relay.

Internet Protocol - IP

• Serviço de entrega de datagramas;

• Sem conexão;

• Sem garantia de entrega (não confiável);

• Datagramas podem ser perdidos, retardados ou entregues fora de ordem;

• Independência entre datagramas

• Podem trafegar através de caminhos diferentes

INTER-REDEINTER-REDE

Conceito de Interligação em RedesConceito de Interligação em Redes

É a capacidade de uma infra-estrutura de comunicação É a capacidade de uma infra-estrutura de comunicação conectar diferentes tecnologias de redes e juntá-las em um conectar diferentes tecnologias de redes e juntá-las em um bloco único e coordenado. Sendo o objetivo principal bloco único e coordenado. Sendo o objetivo principal esconder os detalhes dependentes de hardware de rede e esconder os detalhes dependentes de hardware de rede e fornecer serviços de comunicação universais. (Douglas fornecer serviços de comunicação universais. (Douglas Commer) Commer)

A Visão do UsuárioA Visão do UsuárioOs Usuários veem uma interligação em redes como Os Usuários veem uma interligação em redes como uma rede única e uma rede única e virtual à qual todas as máquinas se conectamvirtual à qual todas as máquinas se conectam, apesar de suas , apesar de suas conexões físicas.conexões físicas.

ROTEADOROTEADORRESESSão as máquinas que interligam as redes de computadores, cuja a São as máquinas que interligam as redes de computadores, cuja a funcionalidade é encaminhar corretamente informações funcionalidade é encaminhar corretamente informações colocadascolocadas na rede até na rede até o destino correto.o destino correto.

TokenRing

FDDI

Redes Privadas e Internet

Roteador

Interconexão com TCP/IP

ROTEAMENTOROTEAMENTOOperação que consiste em enviar os datagramas até o seu destino final, Operação que consiste em enviar os datagramas até o seu destino final, passando, se necessário, por um ou mais roteadores intermediários.passando, se necessário, por um ou mais roteadores intermediários.A arquitetura TCP/IP define os mecanismos para que os datagramas sejam A arquitetura TCP/IP define os mecanismos para que os datagramas sejam entregues no seu destino final, independente dele estar situado na mesma entregues no seu destino final, independente dele estar situado na mesma rede do transmissor ou numa rede externa interligada através de rede do transmissor ou numa rede externa interligada através de roteadores.roteadores.

Rede A

Aplicação

Transporte

Inter-rede

Física

Host B

Inter-rede

Física

Roteador

Inter-rede

Física

Roteador

Rede B Rede C

Aplicação

Transporte

Inter-rede

Física

Host A

Processo de RoteamentoProcesso de Roteamento

ROTEAMENTO EM UMA INTERLIGAÇÃO EM ROTEAMENTO EM UMA INTERLIGAÇÃO EM REDESREDES

Decisões de roteamento devem ser tomadas tanto por Decisões de roteamento devem ser tomadas tanto por hosts quanto por roteadores.hosts quanto por roteadores.

Existem duas formas de encaminhar datagramas, são Existem duas formas de encaminhar datagramas, são elas:elas:

• Encaminhamento DIRETO;Encaminhamento DIRETO;• Encaminhamento INDIRETO.Encaminhamento INDIRETO.

Encaminhamento DIRETOEncaminhamento DIRETO

Este encaminhamentoEste encaminhamento ocorre quando dentro de uma ocorre quando dentro de uma mesma instalação (rede local) mesma instalação (rede local) uma máquina pode uma máquina pode atingir outra sem que haja necessidade de roteadores (o atingir outra sem que haja necessidade de roteadores (o transmissor pode mapear endereço IP de destino em transmissor pode mapear endereço IP de destino em endereço de hardware de destino).endereço de hardware de destino).

E como um computador pode saber que o destino E como um computador pode saber que o destino pertence a mesma instalação que a sua?pertence a mesma instalação que a sua?

Compara os campo Compara os campo NNetid etid do destino com o do destino com o NNetidetid do do transmissor através de um transmissor através de um AndAnd lógico. Se o resultado for lógico. Se o resultado for o próprio o próprio NNetidetid do transmissor então ele descobriu que o do transmissor então ele descobriu que o destino esta na mesma instalação.destino esta na mesma instalação.

COMUNICAÇÃO INTRA-REDECOMUNICAÇÃO INTRA-REDE

Em uma comunicação entre duas estações situadas na mesma rede, o Em uma comunicação entre duas estações situadas na mesma rede, o transmissor envia o quadro diretamente ao destino final, preenchendo os transmissor envia o quadro diretamente ao destino final, preenchendo os campos do destinatário com o endereço físico e o endereço IP da estação campos do destinatário com o endereço físico e o endereço IP da estação receptora.receptora.

Encaminhamento INDIRETOEncaminhamento INDIRETO

O encaminhamento de indireto é mais O encaminhamento de indireto é mais complexo do que o encaminhamento direto, complexo do que o encaminhamento direto, pois o transmissor deve identificar um pois o transmissor deve identificar um roteador para onde deva encaminhar o roteador para onde deva encaminhar o datagrama. E certamente este deverá datagrama. E certamente este deverá encaminhar o datagrama por outras redes encaminhar o datagrama por outras redes físicas através de outros roteadores e assim físicas através de outros roteadores e assim por diante, formando assim uma estrutura por diante, formando assim uma estrutura cooperativa e interconectada.cooperativa e interconectada.

COMUNICAÇÃO INTER-REDESCOMUNICAÇÃO INTER-REDES

Em uma comunicação entre estações conectadas a redes diferentes, a Em uma comunicação entre estações conectadas a redes diferentes, a comunicação é dividida em vários saltos. Cada salto representa uma comunicação é dividida em vários saltos. Cada salto representa uma comunicação entre um par estação-roteador, ligados fisicamente. Os comunicação entre um par estação-roteador, ligados fisicamente. Os endereços IP de origem e destino mantém-se os mesmos durante todos os endereços IP de origem e destino mantém-se os mesmos durante todos os saltos do datagrama. O endereço físico, entretanto, é modificado para saltos do datagrama. O endereço físico, entretanto, é modificado para endereçar os elementos participantes de cada salto.endereçar os elementos participantes de cada salto.

Armazenar informações sobre possíveis destinos e como enviar datagramas aos mesmos;

Consultar para decidir como enviar o datagrama; As entradas da tabela fornecem informações sobre

roteamento para redes físicas;

FunçõesFunções

Tabela de RoteamentoTabela de RoteamentoPara ser efetuado o roteamento o IP faz uso de uma tabela Para ser efetuado o roteamento o IP faz uso de uma tabela para para auxiliá-lo nas decisões de rota.auxiliá-lo nas decisões de rota.

ExemploExemplo

R1

20.0.0.0 30.0.0.0R2

10.0.0.0

20.0.0.1 20.0.0.2

30.0.0.210.0.0.2

30.0.0.1

10.0.0.1

40.0.0.0 HD40.0.0.1

40.0.0.2

HCHA

Host HARede Roteamento10.0.0.0 Direto20.0.0.0 10.0.0.230.0.0.0 10.0.0.240.0.0.0 10.0.0.2

Host HCRede Roteamento10.0.0.0 30.0.0.220.0.0.0 30.0.0.230.0.0.0 Direto40.0.0.0 30.0.0.2

20.0.0.1HB

Host HBRede Roteamento10.0.0.0 20.0.0.120.0.0.0 Direto30.0.0.0 20.0.0.240.0.0.0 20.0.0.1

Host HDRede Roteamento10.0.0.0 40.0.0.120.0.0.0 40.0.0.130.0.0.0 40.0.0.140.0.0.0 Direto

Roteador 1Rede Roteamento10.0.0.0 Direto20.0.0.0 Direto30.0.0.0 20.0.0.240.0.0.0 Direto

Roteador 2Rede Roteamento10.0.0.0 20.0.0.120.0.0.0 Direto30.0.0.0 Direto40.0.0.0 20.0.0.1

Aplicada se nenhuma entrada da tabela de roteamento está associada ao endereço destino.

Host HA

Rede Roteamento10.0.0.0 Direto 0.0.0.0 10.0.0.2

Host HB

Rede Roteamento30.0.0.0 Direto 0.0.0.0 30.0.0.2

Gateway PadrãoGateway Padrão

20.0.0.0 30.0.0.010.0.0.0

20.0.0.1 20.0.0.2

30.0.0.210.0.0.2

30.0.0.110.0.0.1

HA HB

R1 R2

Gateway PadrãoGateway Padrão

R1

20.0.0.0 30.0.0.0R2

10.0.0.0

20.0.0.1 20.0.0.2

30.0.0.210.0.0.2

30.0.0.1

10.0.0.1

40.0.0.040.0.0.1

HCHA

Host HARede Roteamento10.0.0.0 DiretoGateway 10.0.0.2

Host HCRede Roteamento30.0.0.0 DiretoGateway 30.0.0.2

10.0.0.1HB

Host HBRede Roteamento10.0.0.0 20.0.0.120.0.0.0 Direto30.0.0.0 20.0.0.2Gateway 20.0.0.1

Tabela de RoteamentoTabela de Roteamento

InternetRoteador 1Rede Roteamento10.0.0.0 Direto20.0.0.0 Direto30.0.0.0 20.0.0.240.0.0.0 DiretoGateway 40.0.0.X

Roteador 2Rede Roteamento10.0.0.0 20.0.0.120.0.0.0 Direto30.0.0.0 Direto40.0.0.0 20.0.0.1Gateway 20.0.0.1

40.0.0.X

Endereçamento na camada Inter-redeEndereçamento na camada Inter-rede

A forma de endereçamento para interligação em redes A forma de endereçamento para interligação em redes escolhido para ser utilizado pelo TCP/IP diz que:escolhido para ser utilizado pelo TCP/IP diz que:

A cada host de interligação em redes é atribuído um A cada host de interligação em redes é atribuído um endereço de interligação em redes único de 32 bits endereço de interligação em redes único de 32 bits que é usado em todas as comunicações com aquele que é usado em todas as comunicações com aquele host.host.

Encapsulamento em um quadro da camada de EnlaceEncapsulamento em um quadro da camada de Enlace

Unidade de Dados do Protocolo - Unidade de Dados do Protocolo - PDUPDUDatagramaDatagrama/Pacote/Pacote

Formato do Datagrama/Pacote IPFormato do Datagrama/Pacote IP

HLENHLENVERSVERS TOSTOS COMPRIMENTO TOTALCOMPRIMENTO TOTAL

IDENTIFICAÇÃOIDENTIFICAÇÃO FLAGSFLAGS DESLOCAMENTO DESLOCAMENTO DO DO FRAGFRAGMENTOMENTO

TTLTTL PROTOCOLOPROTOCOLO CHECKSUM DO CABEÇALHOCHECKSUM DO CABEÇALHO

ENDEREÇO IP DE ORIGEMENDEREÇO IP DE ORIGEM

ENDEREÇO IP DE DESTINOENDEREÇO IP DE DESTINO

OPÇÕESOPÇÕES PADDINGPADDING

DADOS – CARGADADOS – CARGA ÚTIL ÚTIL

Esta primeira linha trata dos campos de Esta primeira linha trata dos campos de caracterização do datagramacaracterização do datagrama

VERSVERS

CAMPO CAMPO VERS:VERS:

Identifica a Identifica a versão do versão do protocolo IPprotocolo IP

00 33

CAMPO CAMPO HLEN:HLEN: Contém o Contém o comprimento do comprimento do

cabeçalhocabeçalho e especifica um e especifica um tamanho máximo para o tamanho máximo para o cabeçalho que é medido em cabeçalho que é medido em palavras de 32 bitspalavras de 32 bits

HLENHLEN44 77

CAMPO TOS - TYPE OF CAMPO TOS - TYPE OF SERVICE:SERVICE: Especifica Especifica como o datagrama como o datagrama

deve ser tratado na inter-deve ser tratado na inter-rederede. É fracionado como . É fracionado como mostrado abaixo:mostrado abaixo:

TOSTOS

PRECEDÊNCIAPRECEDÊNCIA DD TT RR NOVONOVO

00 22 33 44 55 66 77

88 1155

CAMPO COMPRIMENTO CAMPO COMPRIMENTO TOTAL:TOTAL:

Especifica o tamanho total Especifica o tamanho total do datagrama, incluindo do datagrama, incluindo cabeçalho e dadoscabeçalho e dados. . Também especifica um Também especifica um comprimento máximo para o comprimento máximo para o datagrama 65.535 Bdatagrama 65.535 Bytes (64 ytes (64 Kbytes)Kbytes)

COMPRIMENTO TOTALCOMPRIMENTO TOTAL55 33

11

Esta segunda Linha trata de controle Esta segunda Linha trata de controle de fragmentação e identificaçãode fragmentação e identificação








FRAGMENTAÇÃO:FRAGMENTAÇÃO:OOcorre quando corre quando a MTU de uma rede for menor do que o tamanho do a MTU de uma rede for menor do que o tamanho do datagramadatagrama que esta sendo encaminhado.Por exemplo, as redes Ethernet que esta sendo encaminhado.Por exemplo, as redes Ethernet limitam o tamanho dos quadros a apenas 1500 bytes, enquanto os limitam o tamanho dos quadros a apenas 1500 bytes, enquanto os datagramas IP podem chegar até 64 Kbytes. Nesse caso, é necessário datagramas IP podem chegar até 64 Kbytes. Nesse caso, é necessário transmitir um datragrama utilizando vários quadros. transmitir um datragrama utilizando vários quadros.

O PROCESSO DE REMONTAGEM:O PROCESSO DE REMONTAGEM:A remontagem é feita no destino.A remontagem é feita no destino.Os fragmentos, quando criados, são roteados até o destino de Os fragmentos, quando criados, são roteados até o destino de forma independenteforma independente um dos outros (a inter-redes trata-os da mesma um dos outros (a inter-redes trata-os da mesma forma que datagrama qualquer).forma que datagrama qualquer).

O cabeçalho do datagrama original é

reproduzido em cada um dos segmentos.

FragmentaçãoFragmentação• Fragmentação consiste em dividir um datagrama em pedaços Fragmentação consiste em dividir um datagrama em pedaços menores denominados fragmentos.menores denominados fragmentos.•A fragmentação ocorre normalmente em gateways.A fragmentação ocorre normalmente em gateways.• Os fragmentos são transportados como se fossem datagramas Os fragmentos são transportados como se fossem datagramas independentes.independentes.• Ao receber o primeiro fragmento, a estação inicia uma Ao receber o primeiro fragmento, a estação inicia uma temporização para aguardar o conjunto completo de fragmentos.temporização para aguardar o conjunto completo de fragmentos.• Se faltar algum, o datagrama é descartado.Se faltar algum, o datagrama é descartado.• Os fragmentos recebem uma cópia do cabeçalho do datagrama Os fragmentos recebem uma cópia do cabeçalho do datagrama original com algum dos seus campos modificados.original com algum dos seus campos modificados.

• Comprimento total atualizado para a quantidade efetivamente Comprimento total atualizado para a quantidade efetivamente transmitida. transmitida. • Flags ( 2 ) = 1 indicando que tem mais fragmentos. O último é Flags ( 2 ) = 1 indicando que tem mais fragmentos. O último é 0.0.• Offset do segmento é a soma de número dos octetos de dados Offset do segmento é a soma de número dos octetos de dados dos fragmentos anteriores.dos fragmentos anteriores.

MTUMaximum Transfer Unit

Host ALAN 1

MTU = 1500

Host CLAN 3

MTU = 1500

WAN 2MTU = 620

Roteador 1 Roteador 2

Fragmenta NãoRemonta

Host B Host D

Remonta

Origem: Host A

Destino: Host D

D0

D1 D2 D3

D1 D2 D3

CAMPO IDENTIFICAÇÃO:CAMPO IDENTIFICAÇÃO:

IDENTIFICAÇÃOIDENTIFICAÇÃO

Contém um Contém um número inteiro número inteiro que identifica o datagramaque identifica o datagrama. . Em caso de fragmentação este Em caso de fragmentação este valor é repetido no cabeçalho de valor é repetido no cabeçalho de todos os fragmentostodos os fragmentos

00 1155

CAMPO FLAGS:CAMPO FLAGS:Controlam o processo de Controlam o processo de fragmentação. fragmentação. BBit 0it 0:: reservado reservadoBBit 1it 1:: 0 – permite 0 – permite fragmentação;fragmentação;

1 – não permite 1 – não permite fragmentação.fragmentação.BBit 2it 2:: 0 – último fragmento;0 – último fragmento;

1 – mais fragmentos.1 – mais fragmentos.

FLAGSFLAGS

00 11 22

1616 1188

CAMPO DESLOCAMENTO DE CAMPO DESLOCAMENTO DE FRAGMENTO:FRAGMENTO:

DESLOCAMENTO DESLOCAMENTO DO DO FRAGFRAGMENTOMENTO Registram o deslocamento Registram o deslocamento contados em múltiplos de contados em múltiplos de oitooito em cada fragmento em cada fragmento criado a partir do datagrama criado a partir do datagrama original, começando em zero.original, começando em zero.

1919 3311

FragmentaçãoFragmentaçãoDesvantagens:Desvantagens:• UUma vez fragmentados, continuam fragmentados ma vez fragmentados, continuam fragmentados mesmo encontrandomesmo encontrando redes físicas com MTU com redes físicas com MTU com grande capacidade. Isto é, não sãogrande capacidade. Isto é, não são r remontadosemontados;;• SSe qualquer fragmento for perdido no caminho, o e qualquer fragmento for perdido no caminho, o datagrama nãodatagrama nãopode ser remontado.pode ser remontado.

VantagemVantagem::• Não requer processamento de remontagem ou Não requer processamento de remontagem ou armazenamento emarmazenamento em gateways intermediários.gateways intermediários.

Esta terceira linha trata dos campos Esta terceira linha trata dos campos que controlam o “estado” do datagramaque controlam o “estado” do datagrama








CAMPO TTL - Time To Live:CAMPO TTL - Time To Live:Aqui é possível determinar um Aqui é possível determinar um tempo tempo máximo de vidamáximo de vida para cada datagrama que para cada datagrama que é posto na rede, evitando desta forma que é posto na rede, evitando desta forma que um datagrama fique um datagrama fique ocupando bandaocupando banda por por tempo indeterminado.tempo indeterminado.

TTLTTL

00 77

CAMPO PROTOCOLO:CAMPO PROTOCOLO:Este informa ao software IP a que Este informa ao software IP a que protocolo de nível superiorprotocolo de nível superior (o TCP, por (o TCP, por exemplo) deve ser entregue a carga útil do exemplo) deve ser entregue a carga útil do datagrama IP - o campo DADOS.datagrama IP - o campo DADOS.

PROTOCOLOPROTOCOLO

88 1155

CHECKSUM DO CABEÇALHOCHECKSUM DO CABEÇALHO1166

3311

CHECKSUM DO CABEÇALHOCHECKSUM DO CABEÇALHO



TTLTTL PROTOCOLOPROTOCOLO CHECKSUM DO CABEÇALHOCHECKSUM DO CABEÇALHOENDEREÇO IP DE ENDEREÇO IP DE ORIGEMORIGEMENDEREÇO IP DE DESTINOENDEREÇO IP DE DESTINO



A quarta e quinta linhas trata dos A quarta e quinta linhas trata dos campos de endereçamentocampos de endereçamento




CAMPOS ENDEREÇOS:CAMPOS ENDEREÇOS:00 33

11

10000000 00001010 00000010 00011110

2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120

27=128 23+21=10 21=2 24+23+22+21=30

128.10.2.30notação decimalpontuada

notaçãobinária

OPÇÕESOPÇÕES

CAMPO OPÇÕES:CAMPO OPÇÕES:

O Campo OPÇÕES do datagrama IP O Campo OPÇÕES do datagrama IP não é necessário a todos os não é necessário a todos os datagramas, e as opções são incluídas principalmente para datagramas, e as opções são incluídas principalmente para testes ou depuraçào de redetestes ou depuraçào de rede. Contudo, o processamento de opções . Contudo, o processamento de opções é parte integrante do software IP; Todas as implementações de é parte integrante do software IP; Todas as implementações de padrões precisam incluí-las.padrões precisam incluí-las.

OPÇÕESOPÇÕES

CÓPIACÓPIA CLASSECLASSE NÚMERO DE OPÇÕESNÚMERO DE OPÇÕES

TAMANHO TAMANHO VARIÁVELVARIÁVEL

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