Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de...
Transcript of Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de...
![Page 1: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/1.jpg)
Camada de Rede
BCC361 – Redes de ComputadoresUniversidade Federal de Ouro PretoDepartamento de Ciência da Computação
Prof. Saul Delabridawww.decom.ufop.br/sauldelabrida2018/02
1
Camada Nome
5 Aplicação
4 Transporte
3 Rede
2 Enlace
1 Física
![Page 2: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/2.jpg)
Agenda
• Introdução;
• Algoritmos de roteamento;
• Algoritmos de controle de congestionamento;
• Qualidade de serviço;
• Interligação de redes;
• A camada de rede da Internet.
2
![Page 3: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/3.jpg)
INTRODUÇÃO
Introdução;
Algoritmos de roteamento;
Algoritmos de controle de congestionamento;
Qualidade de serviço;
Interligação de redes;
A camada de rede da Internet.
3
![Page 4: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/4.jpg)
Tópicos
• Objetivos;
• Comutação de pacotes Store-and-Forward;
• Serviços oferecidos à camada de transporte;
• Serviço não orientado a conexões;
• Serviço orientado a conexões;
• Datagramas v.s. Circuitos Virtuais.
Introdução
4
![Page 5: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/5.jpg)
Objetivos
• Camada de Enlace: move quadros de duas máquinas;
• Camada de Rede:
• Transferência de pacotes de uma origem a um destino;
• Pode envolver vários hops (saltos) em roteadores intermediários ao longo do percurso;
• Para atingir seus objetivos, tem a necessidade de conhecer a topologia da rede para escolher os caminhos mais apropriados.
Introdução
5
![Page 6: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/6.jpg)
Comutação Store-and-Forward
• Define o contexto de operação dos protocolos da camada de rede;
• Um host envia o pacote para o roteador mais próximo;
• O pacote é armazenado até chegar completamente e o checksum é verificado;
• Em seguida o roteador encaminha o pacote para o próximo roteador ao longo do caminho até que ele encontre o host de destino.
Introdução
6
![Page 7: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/7.jpg)
Serviços oferecidos
• A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces;
• Objetivos:
1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia dos roteadores;
2. A camada de transporte deve ser isolada do número, tipo e da topologia dos roteadores presentes;
3. Os endereços de rede que tornam os pacotes disponíveis para a camada de transporte devem usar um plano de numeração uniforme;
• Dois tipos de serviço:
• Não orientados à conexão;
• Orientados à conexão.
Introdução
7
![Page 8: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/8.jpg)
Serviços oferecidos
• Serviços não orientados à conexão:
• Os pacotes são injetados individualmente na rede e roteados de modo independente uns dos outros;
• Neste contexto os pacotes são denominados datagramas e a rede formada é denominada rede de datagramas.
Introdução
8
![Page 9: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/9.jpg)
Serviços oferecidos
• Serviços orientados à conexão:
• É estabelecido um caminho entre os roteadores de origem e destino antes do envio de qualquer pacote. Todos os pacotes serão enviados através deste caminho;
• Esta conexão é denominada circuito virtual e a rede formada é denominada rede de circuitos virtuais.
Introdução
9
![Page 10: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/10.jpg)
Serviços oferecidos
• Datagramas v.s. Circuitos Virtuais (1):
Introdução
10
Questão Rede de Datagramas Rede de Circuitos Virtuais
Configuração de circuitos Desnecessária. Obrigatória.
EndereçamentoCada pacote contém os endereços completos de origem e destino.
Cada pacote contém umpequeno número do circuito virtual.
Informações sobre o estadoOs roteadores não armazenam informações sobre o estado das conexões.
Cada circuito virtual requer espaço em tabelas de roteadores por conexão.
RoteamentoCada pacote é roteado independentemente.
A rota é escolhida quando o circuito virtual é estabelecido; todos os pacotes seguem essa rota.
![Page 11: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/11.jpg)
Serviços oferecidos
• Datagramas v.s. Circuitos Virtuais (2):
Introdução
11
Questão Rede de Datagramas Rede de Circuitos Virtuais
Efeitos de falhas no roteadorNenhum, com exceção dos pacotes perdidos durante a falha.
Todos os circuitos virtuais que tiverem passado pelo roteador que apresentou o defeito serão encerrados.
Qualidade de serviço Difícil.
Fácil, se for possível alocar recursos suficientes com antecedência para cada circuito virtual.
Controle de congestionamento
Difícil.
Fácil, se for possível alocar recursos suficientes com antecedência para cada circuito virtual.
![Page 12: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/12.jpg)
ALGORITMOS DE ROTEAMENTO
Introdução;
Algoritmos de roteamento;
Algoritmos de controle de congestionamento;
Qualidade de serviço;
Interligação de redes;
A camada de rede da Internet.
12
![Page 13: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/13.jpg)
Tópicos
• Introdução;
• O princípio da otimização;
• Roteamento pelo caminho mais curto;
• Roteamento por inundação (Flooding);
• Roteamento por vetor de distâncias;
• Roteamento de estado de enlace;
• Roteamento hierárquico;
• Roteamentos por broadcast, multicast e anycast;
• Roteamento para dispositivos móveis;
• Roteamento em redes ad hoc.
Algoritmos de roteamento
13
![Page 14: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/14.jpg)
Introdução
• Algoritmos de roteamento constituem um dos elementos mais importantes no projeto da camada de rede;
• O algoritmo de roteamento é a parte do software da camada de rede que decide sobre a interface de saída a ser utilizada na transmissão de um pacote de entrada;
• O roteamento é o processo de preenchimento e atualização de tabelas de roteamento contidas em cada roteador;
• O encaminhamento é o processo que trata a chegada de cada pacote, consultando a tabela de roteamento e direcionando-o através da interface de saída (definida previamente pelo roteamento).
Algoritmos de roteamento
14
![Page 15: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/15.jpg)
Introdução
• Algoritmos de roteamento podem ser classificados em:
• Não adaptativos (roteamento estático):
• A escolha das rotas é previamente calculada na inicialização da rede;
• Não responde bem a falhas;
• Mais útil quando a escolha de rotas é óbvia (ex. apenas uma opção);
• Adaptativos (roteamento dinâmico):
• Alteram as decisões de roteamento para refletir mudanças de topologia e tráfego;
Algoritmos de roteamento
15
![Page 16: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/16.jpg)
O princípio da otimização
• Caso o roteador J esteja no caminho ótimo entre I e K, então o caminho ótimo entre J e K também está na mesma rota;
• O conjunto de rotas ideais de todas as origens para determinado destino formam uma árvore denominada árvore de escoamento;
• Como se trata de uma árvore, não contém loops, assim um pacote será entregue dentro de um limite finito de hops.
(a) Uma rede. (b) A árvore de escoamento para o roteador B.
Algoritmos de roteamento
16
![Page 17: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/17.jpg)
Roteamento pelo caminho mais curto
• Técnica simples para obter caminhos ideais a partir de uma imagem da rede;
• A partir de um grafo da rede (nós representam hosts e arestasrepresentam interfaces de ligação), aplica-se um algoritmo para encontrar o caminho mais curto entre dois hosts;
• Métricas possíveis (pesos das arestas):
• Número de hops;
• Distância física;
• Tempo de retardo;
• Etc...
Algoritmos de roteamento
17
![Page 18: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/18.jpg)
Roteamento por inundação (Flooding)
• Cada pacote é enviado para cada interface de saída, exceto aquela pela qual ele chegou;
• Problema: muitos pacotes duplicados;
• O cabeçalho de cada pacote contém um contador de hops que é decrementado a cada hop, quando zerado o pacote é descartado;
• Para evitar transmitir pacotes mais de uma vez, pode ser acrescentado um número de sequência relacionado a cada origem;
• Utilidades:
• Pode ser eficiente quando existirem vários destinos;
• É robusto, pois geralmente encontra um caminho, podendo ser eficiente em situações de guerra ou catástrofes.
Algoritmos de roteamento
18
![Page 19: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/19.jpg)
Roteamento por vetor de distâncias
• Cada roteador mantém uma tabela contendo a melhordistância até cada destino e qual interface deve ser utilizada;
• Estas tabelas são atualizadas com base na troca de informações com seus vizinhos;
• As métricas utilizadas são variadas;
• Também conhecido como algoritmo de Bellmand-Ford ou Ford-Fullkerson;
• Usado na ARPANET até 1979.
Algoritmos de roteamento
19
![Page 20: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/20.jpg)
Roteamento por vetor de distâncias
• Processo de atualização:
(a) Topologia da rede.
(b) Entrada em A, I, H, K, e nova tabela de roteamento de J.
Algoritmos de roteamento
20
![Page 21: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/21.jpg)
Roteamento por vetor de distâncias
• Problema da contagem ao infinito:
• O estabelecimento das rotas pela rede é chamado convergência;
• Apesar de convergir para a resposta correta, no roteamento por vetor de distâncias pode ser feito de forma lenta;
• “Notícias boas” se espalham rapidamente, as “más notícias” se propagam lentamente:
.
Algoritmos de roteamento
21
![Page 22: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/22.jpg)
Roteamento de estado de enlace
• O roteamento por vetor de distância leva muito tempo para convergir (decorrência da contagem ao infinito);
• Assim, foi substituído por um outro algoritmo, o roteamento de estado de enlace;
• Nele, cada roteador realiza os seguintes passos:
1. Descobrir seus vizinhos e aprender seus endereços;
2. Medir a distância (ou custo) até cada um de seus vizinhos;
3. Criar um pacote contendo tudo que acabou de aprender;
4. Enviar este pacote para todos e receber pacotes de todos os outros roteadores;
5. Calcular o caminho mais curto até cada um dos outros roteadores.
Algoritmos de roteamento
22
![Page 23: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/23.jpg)
Roteamento de estado de enlace
1. Descobrir seus vizinhos e aprender seus endereços:
• Um pacote HELLO é enviado;
• Os vizinhos respondem com um identificador;
• Este identificador precisa ser exclusivo;
• Quando determinados roteadores estão conectados em broadcast a situação é um pouco mais complexa:
(a) Nove roteadores e uma LAN. (b) Grafo para a rede considerando um nó virtual N
para representar a LAN (um roteador é selecionado para representar N).
Algoritmos de roteamento
23
![Page 24: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/24.jpg)
Roteamento de estado de enlace
2. Medir a distância (ou custo) até cada um de seus vizinhos:
• O custo pode ser definido automaticamente ou configurado pelo administrador da rede;
• Automaticamente:
• Um pacote especial ECHO/REPLAY é enviado e devolvido imediatamente;
• Com o tempo de ida e volta é possível estimar o custo;
• Manualmente:
• Um exemplo é utilizar valores inversamente proporcionais à largura de banda das conexões.
Algoritmos de roteamento
24
![Page 25: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/25.jpg)
Roteamento de estado de enlace
3. Criar um pacote contendo tudo que acabou de aprender:
• Os pacotes devem conter: Identidade do transmissor, Número de sequência, Idade (TTL), Lista de vizinhos e seus custos;
• Quando criar estes pacotes?
• Periodicamente em intervalos regulares;
• Na ocorrência de eventos significativos.
(a) Rede. (b) Pacotes de estado de enlace para rede (a).
Algoritmos de roteamento
25
![Page 26: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/26.jpg)
Roteamento de estado de enlace
4. Enviar este pacote e receber pacotes de todos os outros roteadores (1):
• Parte mais complicada do algoritmo, todos os roteadores precisam receber os pacotes de estado de enlace de forma rápida e confiável;
• Algoritmo mais básico: Inundação (floading);
• É feito o controle de roteadores e números de sequência;
• Para não haver repetição de número de sequência usa 32 bits;
• Problemas:
• Falha do roteador e reinício da numeração;
• Erro (adulteração) do número de sequência;
Algoritmos de roteamento
26
![Page 27: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/27.jpg)
Roteamento de estado de enlace
4. Enviar este pacote e receber pacotes de todos os outros roteadores (2):
• Solução: incluir a “idade” (TTL) do pacote;
• Ele é decrementado a cada segundo, quando chega a 0 os dados do roteador são descartados;
• Aprimoramentos:
• Retenção do pacote de estado de enlace;
• Confirmação dos pacotes de estado.
Algoritmos de roteamento
27
![Page 28: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/28.jpg)
Roteamento de estado de enlace
5. Calcular o caminho mais curto até cada um dos outros roteadores:
• A partir dos pacotes de estado é possível criar o grafo da subrede;
• Executa-se então o algoritmo de Dijkstra localmente;
• Memória necessária: ordem de K * N (K vizinhos e N roteadores).
Algoritmos de roteamento
28
![Page 29: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/29.jpg)
Roteamento hierárquico
• Com o aumento do tamanho das redes, a quantidade de recursos necessários para o roteamento também crescem;
• Uma estratégia a ser usada é a segmentação da rede em regiões, originando o roteamento hierárquico;
• Isso pode acarretar em um aumento do comprimento do trajeto, mas pesquisas apontam para que esta perda não seja tão impactante;
• O número ideal de níveis para uma rede de N roteadores é ln N, exigindo e ln N entradas por roteador na tabela de roteamento;
Algoritmos de roteamento
29
![Page 30: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/30.jpg)
Roteamento hierárquico
• Exemplo de roteamento em uma hierarquia de dois níveis com cinco regiões:
Algoritmos de roteamento
30
![Page 31: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/31.jpg)
Roteamento por broadcast
• Em algumas aplicações os hosts necessitam enviar mensagens a muitos ou a todos os outros hosts;
• O envio para todos os outros hosts é denominado broadcast;
• Existem vários métodos;
• N mensagens (1 para cada destino);
• Roteamento para vários destinos;
• Inundação;
• Encaminhamento pelo caminho inverso (vide figura no próximo slide).
Algoritmos de roteamento
31
![Page 32: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/32.jpg)
Roteamento por broadcast
• Encaminhamento pelo caminho inverso:
(a) Rede. (b) Árvore de escoamento associada ao roteador I.
(c) Árvore a partir do encaminhamento inverso.
Algoritmos de roteamento
32
![Page 33: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/33.jpg)
Roteamento por multicast
• Em determinadas aplicações é necessário enviar mensagens para vários receptores;
• Quando o número de receptores é muito grande o roteamento por broadcast pode ser uma boa alternativa;
• Por outro lado, quando ele for muito pequeno, enviar uma mensagem para cada receptor pode ser uma boa alternativa;
• Entretanto, quando este número não é grande ou pequeno o suficiente para as duas alternativas anteriores, um outro tipo de estratégia se torna necessária => Roteamento por multicast.
Algoritmos de roteamento
33
![Page 34: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/34.jpg)
Roteamento por multicast
• Para a realização do multcasting é necessário fazer o gerenciamento dos grupos;
• Usaremos como premissa que o roteador sabe a que grupo pertence cada host;
• Cada roteador calcula uma árvore de multicasting;
• O encaminhamento pode ser feito realizando “podas”.
Algoritmos de roteamento
34
![Page 35: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/35.jpg)
Roteamento por multicast
• Exemplo:
(a) Rede. (b) Spanning tree* para o roteador mais à esquerda.
(c) Árvore multicast para o grupo 1. (d) Árvore multicast para o grupo 2.* Uma spanning tree é uma árvore que é um subconjunto da rede que inclui todos os roteadores mas não contém loop.
Uma árvore de escoamento ou de encaminhamento inverso é uma spanning tree.
Algoritmos de roteamento
35
![Page 36: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/36.jpg)
Roteamento por anycast
• Um pacote é entregue ao membro mais próximo de um grupo => Roteamento por anycast;
• Usado no DNS (protocolo da camada de aplicação);
• Não necessita um esquema novo para o roteamento, vetor de distância e estado de enlace podem ser usados;
• Todos os nós de um grupo receberão o mesmo identificador.
Algoritmos de roteamento
36
![Page 37: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/37.jpg)
Roteamento para dispositivos móveis
• Muitas pessoas utilizam dispositivos conectados enquanto viajam ou se locomovem;
• Hosts móveis:
• Dispositivos sem fio em carros em movimento;
• Celulares com acesso a redes;
• Notebooks utilizados em “trânsito”;
• Poderíamos simplesmente utilizar os algoritmos vistos anteriormente, atualizado as tabelas de roteamento à medida que o host se movimenta;
• O número de hosts móveis vem crescendo rapidamente e a as atualizações necessárias começam a se tornar impeditivas.
Algoritmos de roteamento
37
![Page 38: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/38.jpg)
Roteamento para dispositivos móveis
• Outra alternativa é oferecer mobilidade acima da camada de rede;
• Normalmente ocorre com os notebooks;
• Em cada local eles adquirem novo endereço;
• Não se faz a associação entre os diferentes endereços;
• Outra ideia, envolvendo a camada de redes:
• Usada na Internet e em redes de celulares;
• O host móvel informa a um host local (agente local) onde ele está naquele instante;
• Como o agente local deverá sempre saber onde o host móvel se encontra, ele pode ser utilizado para manter a comunicação entre outros hosts e o host móvel;
Algoritmos de roteamento
38
![Page 39: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/39.jpg)
Roteamento em redes ad hoc
• Vimos como realizar roteamento para hosts móveis e roteadores fixos no roteamento para dispositivos móveis;
• Uma situação ainda mais extrema envolve também roteadores móveis. Ex.:
• Trabalhos emergenciais em áreas de catástrofes naturais;
• Veículos militares em campos de batalha;
• Um grupo de pessoas com notebooks em uma área sem instalações 802.11;
• Nestas situações, cada nó constitui um host e um roteador, e a rede é denominada rede ad hoc ou MANET (Mobile Ad Hoc NETworks).
Algoritmos de roteamento
39
![Page 40: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/40.jpg)
Roteamento em redes ad hoc
• Vários algoritmos foram propostos:• AODV (Ad Hoc On-demand Distance Vector);
• DSR (Dynamic Source Routing);
• GPSR (Greed Perimeter Stateless Routing);
• No AODV as rotas são calculadas sob demanda, ou seja, apenas quando são necessárias;
• Duas tarefas essenciais são realizadas:• Descoberta de rota (figura no próximo slide);
• Manutenção de rota:
• Cada nó envia um pacote Hello, aos vizinhos;
• Ausência de resposta indica que não está mais ao alcance, as rotas que o utilizam são eliminadas.
Algoritmos de roteamento
40
![Page 41: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/41.jpg)
Roteamento em redes ad hoc
• Descoberta de rota de A para I:
(a) Área de broadcast de A.
(b) Após B e D receberem.
(c) Após C, F e G receberem.
(d) Após E, H e I receberem.
Os nós sombreados são os novos nós receptores.
As linhas tracejadas são possíveis rotas inversas.
As linhas contínuas correspondem à rota descoberta.
Algoritmos de roteamento
41
![Page 42: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/42.jpg)
ALGORITMOS DE CONTROLE DE CONGESTIONAMENTO
Introdução;
Algoritmos de roteamento;
Algoritmos de controle de congestionamento;
Qualidade de serviço;
Interligação de redes;
A camada de rede da Internet.
42
![Page 43: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/43.jpg)
Tópicos
• Introdução;
• Roteamento com conhecimento do tráfego;
• Controle de acesso;
• Controle de tráfego;
• Corte de carga.
Algoritmos de controle de congestionamento
43
![Page 44: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/44.jpg)
Introdução
• Quando há um número excessivo de pacotes trafegando pela rede podem ocorrer atrasos ou perdas que prejudicam seu desempenho;
• Este estado da rede é denominado Congestionamento;
• As camadas de rede e transporte possuem responsabilidades de lidar com congestionamento;
Algoritmos de controle de congestionamento
44
![Page 45: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/45.jpg)
Introdução
• Controle de Congestionamento v.s. Controle de Fluxo:
• Controle de Congestionamento:
• Garantia de que a rede seja capaz de transportar o tráfego oferecido;
• É uma questão global, envolvendo o comportamento de toda a rede;
• Controle de Fluxo:
• Está relacionado ao tráfego entre um transmissor em particular e um receptor em particular;
• Garantia de que um transmissor rápido não transmita dados numa velocidade maior do que o receptor seja capaz de tratá-los.
Algoritmos de controle de congestionamento
45
![Page 46: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/46.jpg)
Introdução
• Duas formas de tratar o congestionamento:
• Aumentar os recursos;
• Reduzir a carga;
• Escalas de tempo para impedir o congestionamento:
46
Algoritmos de controle de congestionamento
![Page 47: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/47.jpg)
Roteamento com conhec. do tráfego
• Os algoritmos de roteamento vistos anteriormente levam em consideração apenas pesos fixos para as arestas;
• Outros fatores (variáveis) podem ser levados em consideração:
• Carga (número de pacotes);
• Atraso de propagação;
• Atraso médio de enfileiramento;
• Assim, caminhos com menor peso favorecerão caminhos menos sobrecarregados.
Algoritmos de controle de congestionamento
47
![Page 48: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/48.jpg)
Controle de acesso
• Técnica usada em redes de circuitos virtuais;
• A ideia é simples: não monte um novo circuito virtual a menos que a rede possa transportar o tráfego adicional sem ficar congestionada;
• Assim, a tarefa é estimar quantos circuitos caberão dentro da capacidade da rede sem causar congestionamento.
48
Algoritmos de controle de congestionamento
![Page 49: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/49.jpg)
Controle de tráfego
• Notificação explícita de congestionamento:
• Não envia pacotes adicionais;
• Ao invés disso, “marca” um pacote que ao chegar ao destino será utilizado para alertar a necessidade de notificação ao transmissor;
• A notificação será então adicionada em um pacote de resposta do receptor ao transmissor;
49
Algoritmos de controle de congestionamento
![Page 50: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/50.jpg)
INTERLIGAÇÃO DE REDES
Introdução;
Algoritmos de roteamento;
Algoritmos de controle de congestionamento;
Qualidade de serviço;
Interligação de redes;
A camada de rede da Internet.
50
![Page 51: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/51.jpg)
Tópicos
• Introdução;
• Como as redes podem ser conectadas;
• Tunelamento;
• Roteamento entre redes;
• Fragmentação de pacotes.
Interligação de redes
51
![Page 52: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/52.jpg)
Introdução
• Existem diversas redes diferentes;
• Como interligá-las para formar uma rede interligada, ou seja, uma Internet?
• Como as redes interligadas normalmente diferem em aspectos importantes, levar pacotes de uma rede para outra nem sempre é fácil;
• Quais são as principais diferenças?
Interligação de redes
52
![Page 53: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/53.jpg)
Introdução
• Exemplos de diferenças entre redes:
• Endereçamento;
• Orientada a conexão ou não;
• QoS v.s. Melhor esforço;
• Mecanismos de segurança;
• Nos próximos tópicos algumas estratégias para interligar diferentes redes.
Interligação de redes
53
![Page 54: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/54.jpg)
Como as redes podem ser conectadas
• Duas escolhas básicas:
1. Criar dispositivos que traduzam ou convertam pacotes de cada tipo em pacotes para outra rede;
2. Acrescentar uma camada de abstração, criando uma camada comum em cima das diferentes redes;
• A segunda opção tem sido tremendamente bem sucedida, a camada proposta foi separada nos protocolos TCP e IP;
• O IP está na camada de rede e o TCP está na camada de transporte.
Interligação de redes
54
![Page 55: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/55.jpg)
Como as redes podem ser conectadas
• Uma rede interligada:
(a) Pacote cruzando diferentes redes. (b) Rede interligada
e processamento de protocolo da camada de enlace.
• MPLS (Multi Protocol Label Switching): rede orientada a conexões.
Interligação de redes
55
![Page 56: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/56.jpg)
Como as redes podem ser conectadas
• Este tipo de interligação é eficiente quando existe uma camada de rede comum entre as redes;
• Exemplos:
• IP, é o protocolo de rede quase universal;
• Outros protocolos: IPX, SNA e AppleTalk;
• As versões do IP: IPv4 e IPv6, são incompatíveis;
• Um roteador capaz de lidar com vários protocolos de rede é denominado roteador multiprotocolo.
Interligação de redes
56
![Page 57: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/57.jpg)
Tunelamento
• É uma alternativa eficiente quando os hosts de origem e destino estão em um mesmo tipo de rede, mas estão separados por um tipo diferente;
• Túnel entre Paris e Londres:
57
Interligação de redes
![Page 58: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/58.jpg)
Roteamento entre redes
• Deferentes redes podem utilizar algoritmos de roteamento distintos, e incompatíveis (estratégias, pesos, etc...);
• Isso leva à necessidade de um roteamento em dois níveis:• Protocolo de Gateway Interior, intradomínio;
• Protocolo de Gateway Exterior, interdomínio;
• “Gateway”: termo mais antigo para roteador;
• Na Internet o protocolo interdomínio é chamado BGP (BorderGateway Protocol);
• Como uma rede opera de forma independente das demais, ela é denominada de sistema autônomo, ou AS (AutonomousSystem).
58
Interligação de redes
![Page 59: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/59.jpg)
Fragmentação de pacotes
• Cada rede (ou enlace) impõe um tamanho máximo de pacote devido a uma variedade de motivos:
1. Hardware
2. Sistema operacional
3. Protocolos
4. Adequação aos padrões (inter)nacionais
5. Redução nas retransmissões devido a erros
6. Impedir que pacotes ocupem o canal por muito tempo
• Esse tamanho de pacote é denominado unidade máxima de transmissão do caminho, ou Path MTU (Path MaximumTransmission Unit);
• Como interligar redes com tamanhos MTUs diferentes? 59
Interligação de redes
![Page 60: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/60.jpg)
Fragmentação de pacotes
• Uma solução é o uso de fragmentação:
(a) Fragmentação transparente. (b) Fragmentação não transparente.
60
Interligação de redes
![Page 61: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/61.jpg)
Fragmentação de pacotes
• A fragmentação apresenta alguns problemas:
• Overhead introduzido com a fragmentação;
• Um pacote inteiro pode ser perdido se apenas um de seus fragmentos for perdido;
• Pode ser um peso a mais para os hosts;
• Uma solução é eliminar a fragmentação, usando a descoberta da MTU do caminho:
61
Interligação de redes
![Page 62: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/62.jpg)
A CAMADA DE REDE DA INTERNET
Introdução;
Algoritmos de roteamento;
Algoritmos de controle de congestionamento;
Qualidade de serviço;
Interligação de redes;
A camada de rede da Internet.
62
![Page 63: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/63.jpg)
Tópicos
• Introdução;
• Protocolo IPv4;
• Protocolo IPv6;
• Protocolos de controle;
• Protocolos de roteamento.
A camada de rede da Internet
63
![Page 64: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/64.jpg)
Introdução
• A camada de rede da Internet pode ser vista como um conjunto de subredes, ou sistemas autônomos (AS), conectados entre si;
• Existem diversos backbones construídos a partir de linhas de grande largura de banda e roteadores rápidos;
• Conectados aos backbones estão os ISPs (Internet Service Providers) que oferecem acesso à Internet para residências e empresas.
A camada de rede da Internet
64
![Page 65: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/65.jpg)
Introdução
• Esquema da estrutura da Internet:
A camada de rede da Internet
65
![Page 66: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/66.jpg)
Protocolo IPv4
• Elemento que mantém a Internet unida;
• Foi projetado desde o início tendo como objetivo a interligação de redes;
• Um datagrama IPv4 consiste de uma parte de cabeçalho e uma parte de dados;
A camada de rede da Internet
66
![Page 67: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/67.jpg)
Protocolo IPv4
• O cabeçalho IPv4:
• Possui uma parte de tamanho fixo de 20 bytes e uma parte opcional de tamanho variado;
A camada de rede da Internet
67
![Page 68: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/68.jpg)
Protocolo IPv4
• O cabeçalho IPv4:
• Versão (4 bits):
• Indica o número da versão corrente;
• A versão 4 é largamente utilizada.
A camada de rede da Internet
68
![Page 69: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/69.jpg)
Protocolo IPv4
• O cabeçalho IPv4:
• IHL (4 bits):
• Indica o tamanho do cabeçalho em palavras de 32 bits;
• O tamanho mínimo é 5 (nenhuma opção presente);
• O tamanho máximo é 15 (60 bytes, sendo 40 para opções).
A camada de rede da Internet
69
![Page 70: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/70.jpg)
Protocolo IPv4
• O cabeçalho IPv4:
• Serviços diferenciados (6 bits):
• Utilizado para distinguir diferentes classes de serviços;
• Possibilita diferentes combinações de confiabilidade e velocidade.
A camada de rede da Internet
70
![Page 71: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/71.jpg)
Protocolo IPv4
• O cabeçalho IPv4:
• Tamanho total (16 bits):
• Tamanho em bytes de todo o pacote (cabeçalho + dados);
• Valor máximo 65.535.
A camada de rede da Internet
71
![Page 72: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/72.jpg)
Protocolo IPv4
• O cabeçalho IPv4:
• Identificação (16 bits), DF (1 bit), MF (1 bit) e Deslocamento de Fragmento (13 bits) :
• Utilizados na fragmentação e remontagem de pacotes;
• DF: não fragmentar (utilizado para descoberta de MTU);
• MF: Mais fragmentos (todos exceto o último são marcados).
A camada de rede da Internet
72
![Page 73: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/73.jpg)
Protocolo IPv4
• O cabeçalho IPv4:
• Tempo de vida (TTL) (8 bits) :
• Contador de hops utilizado para limitar a vida útil dos pacotes;
• Quando chega a zero o pacote é descartado e um pacote de advertência é enviado ao computador de origem.
A camada de rede da Internet
73
![Page 74: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/74.jpg)
Protocolo IPv4
• O cabeçalho IPv4:
• Protocolo (8 bits) :
• Indica o processo de transporte para o qual o datagrama deve ser entregue no destino (normalmente TCP ou UDP).
A camada de rede da Internet
74
![Page 75: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/75.jpg)
Protocolo IPv4
• O cabeçalho IPv4:
• Checksum do cabeçalho (16 bits) :
• Para validação do cabeçalho;
• Deve ser calculado para cada hop pois ao menos o TTL é alterado em cada roteador.
A camada de rede da Internet
75
![Page 76: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/76.jpg)
Protocolo IPv4
• O cabeçalho IPv4:
• Endereços de origem e destino (32 bits cada) :
• Endereços IP dos hosts de origem e destino.
A camada de rede da Internet
76
![Page 77: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/77.jpg)
Protocolo IPv4
• O cabeçalho IPv4:
• Opções (tamanho variável) :
• Mecanismo para permitir inserir informações inexistentes no projeto original.
A camada de rede da Internet
77
![Page 78: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/78.jpg)
Protocolo IPv4
• Endereços IP (1):
• Cada host e roteador na Internet tem um endereço IP que pode ser usado nos campos origem e destino;
• O endereço está na verdade associado a uma interface de rede, assim, se um host ou roteador pode estar ligado a mais de uma rede e possuir mais de um endereço;
• A distribuição dos endereços é feita pela ICANN;
• São escritos em notação decimal separados por ponto:
• Ex.: 128.208.2.151.
A camada de rede da Internet
78
![Page 79: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/79.jpg)
Protocolo IPv4
• Endereços IP (2):
• Cada endereço de 32 bits é composto de uma parte para a identificação da rede e uma parte para a identificação do host;
• O número de bits utilizados para a parte da rede é representado no final do endereço separado por uma barra:
• Ex.: 128.208.0.0/24 (24 bits para a parte da rede);
A camada de rede da Internet
79
![Page 80: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/80.jpg)
Protocolo IPv4
• Endereços IP (3):
• Para facilitar o gerenciamento de IPs, uma rede pode ser subdividida em subredes:
A camada de rede da Internet
80
Subrede Endereço
Ciência da Computação 10000000.11010000.1XXXXXXX.XXXXXXXX
Engenharia Elétrica 10000000.11010000.00XXXXXX.XXXXXXXX
Artes 10000000.11010000.011XXXXX.XXXXXXXX
![Page 81: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/81.jpg)
Protocolo IPv4
• Endereços IP (4):
• Os endereços IP são escassos, um endereço “/16” fornece um número de 65.534 hosts;
• Se um ISP tiver um número superior de clientes ele terá um sério problema;
• Uma estratégia para contornar este problema é não fornecer IPsfixos para seus clientes, ou seja, ao se conectar o cliente recebe um IP, após a conexão se tornar inativa este IP poderá ser atribuído a outro cliente;
• Ainda assim existe uma séria limitação.
A camada de rede da Internet
81
![Page 82: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/82.jpg)
Protocolo IPv4
• Endereços IP (5):
• Uma solução melhor é o NAT (Network Address Translation);
• Cada empresa possui um IP único;
• Cada host possui um IP específico (usado internamente):
• 10.0.0.0 a 10.255.255.255/8 (16.777.216 hosts);
• 172.10.0.0 a 172.31. 255.255/12 (1.048.576 hosts);
• 192.168.0.0 a 192.168. 255.255/16 (65.536 hosts);
• Para tráfego externo é feita uma tradução de endereços;
A camada de rede da Internet
82
![Page 83: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/83.jpg)
Protocolo IPv6
• Os últimos endereços IPv4 estão prestes a serem distribuídos;
• Antecipando este problema e visando solucionar outras deficiências do IPv4, a IETF, desde 1990 começou a trabalhar em uma nova versão do IP, o IPv6;
• Principais objetivos do IPv6 (1):
• Suporte a bilhões de hosts;
• Redução das tabelas de roteamento;
• Protocolo simplificado;
• Melhoria na segurança;83
A camada de rede da Internet
![Page 84: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/84.jpg)
Protocolo IPv6
• Principais objetivos do IPv6 (2):
• Cuidado com o tipo de serviço;
• Auxílio ao multicasting;
• Deslocamento de hosts sem alteração do IP;
• Possibilidade de evolução do protocolo;
• Coexistência entre protocolos antigos e novos;
• Entretanto, apesar de implementado, o IPv6 ainda não se popularizou, sendo usado por aproximadamente 1% da Internet.
84
A camada de rede da Internet
![Page 85: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/85.jpg)
Protocolos de controle
• Além do IP, a Internet possui outros protocolos usados na camada de rede, exemplos:
• ICMP (Internet Control Message Protocol);
• ARP (Address Resolution Protocol);
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol);
• Veremos algumas características destes protocolos para suas versões correspondentes ao IPv4;
• ICMP e DHCP possuem versões semelhantes para o IPv6, e o correspondente ao ARP é o NDP (Neighbor Discovery Protocol). 85
A camada de rede da Internet
![Page 86: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/86.jpg)
Protocolos de controle
• ICMP (Internet Control Message Protocol) (1):
• A operação da Internet é monitorada pelos roteadores, quando algo inesperado ocorre durante o processamento de um pacote o transmissor será notificado através do protocolo de mensagem de controle, o ICMP;
• Também é usado para realização de testes da rede;
• Existem cerca de 12 tipos de mensagens ICMP;
• Cada mensagem é encapsulada e transmitida em um pacote IP;
• As mais importantes são apresentadas no quadro a seguir;
86
A camada de rede da Internet
![Page 87: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/87.jpg)
Protocolos de controle
• ICPM (Internet Control Message Protocol) (2):
• Principais tipos de mensagem:
• Uma lista completa pode ser obtida em:
• http://www.iana.org/assignments/icmp-parameters/
87
A camada de rede da Internet
Tipo de Mensagem Descrição
Destination unreachable O pacote não pode ser entregue.
Time exceed O campo TTL atingiu 0.
Parameter problem Campos de cabeçalho inválido.
Source quench Restringe o envio de pacotes.
Redirect Ensina uma rota a um roteador.
Echo e Echo reply Verificam se uma máquina está ativa.
Timestamp request/reply O mesmo que Echo, mas com o registro de tempo.
Router advertisement/solicitation
Encontra um roteador próximo.
![Page 88: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/88.jpg)
Protocolos de controle
• ARP (Address Resolution Protocol):
• O hardware na camada de enlace não reconhece endereços IP;
• Como mapear endereços IP para endereços NIC (Network Interface Cards)?
88
A camada de rede da Internet
![Page 89: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/89.jpg)
Protocolos de controle
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol):
• Quando um computador é iniciado, ele já possui seu NIC, mas ainda não possui um IP;
• Permite atribuir um endereço IP automaticamente;
• Para isso:
• O ARP envia um pacote DHCP DISCOVER em broadcast;
• Quando o servidor DHCP recebe o pacote ele atribui um endereço IP livre e o envia ao host em um pacote DHCP OFFER;
• Para evitar que endereços IP sejam “perdidos”, é adotada uma estratégia de “aluguel” (leasing) do endereço IP.
89
A camada de rede da Internet
![Page 90: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/90.jpg)
Protocolos de roteamento
• Na Internet existem diferentes protocolos para a realização de roteamento:
• OSPF (Open Shortest Path First);
• BGP (Border Gateway Protocol).
90
A camada de rede da Internet
![Page 91: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/91.jpg)
Protocolos de roteamento
• OSPF (Open Shortest Path First):
• Protocolo de Roteamento de Gateway Interior;
• Responsável pelo roteamento intradomínio;
• Utiliza estratégia de roteamento por estado de enlace;
• Realiza balanceamento de carga;
• Possui rápida adaptação a alterações de topologia;
• Definido pela IETF nas RFCs 1131 e 2328.
91
A camada de rede da Internet
![Page 92: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/92.jpg)
Protocolos de roteamento
• BGP (Border Gateway Protocol):
• Protocolo de Roteamento de Gateway Exterior;
• Responsável pelo roteamento interdomínio;
• Possui preocupações políticas;
• Restrições podem ser definidas manualmente;
• Utiliza estratégia de roteamento por vetor de distância;
• Rotas que infringem alguma restrição assumem distância infinita;
• Não sofre com o problema de contagem ao infinito;
• A versão 4 é definida na RFC 4271.
92
A camada de rede da Internet
![Page 93: Camada de Rede - DECOM · •A camada de rede oferece serviços à camada de transporte através de suas interfaces; •Objetivos: 1. Os serviços devem ser independentes da tecnologia](https://reader033.fdocumentos.com/reader033/viewer/2022060521/604fda9f995dd411b9105db3/html5/thumbnails/93.jpg)
Fim!
REFERÊNCIAS:• A.S. TANENBAUM, Redes de Computadores, Prentice Hall, 5a.
edição, 2011;
• Materiais didáticos dos professores:
• Rande A. Moreira, UFOP / 2011-01 Disponível em: http://randearievilo.com.br/redes/ (acesso em 17/08/2011);
• Fátima Figueiredo, PUC Minas, não disponível on-line;
93