aula4 (1)

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4ºAula
Tcp/Ip – A Camada Inter - Rede
Objetivos de aprendizagem
ao término desta aula, vocês serão capazes de:
•	 compreender o funcionamento do protocolo iP e saber diferenciar suas versões;
•	 entender o que causa fragmentação de datagramas e como é feita a remontagem dos datagramas fragmentados;
•	 verificar o que é roteamento e identificar os seus tipos;
•	 aprender como se monta uma tabela de roteamento;
•	 perceber o que são Sistemas autônomos e identificar seus tipos e protocolos;
•	 compreender o protocolo iCMP e suas mensagens.
Caros alunos e alunas!
Continuando nossos estudos sobre a arquitetura TCP/iP, 
iremos estudar a camada responsável pelo tráfego de dados e o 
seus protocolos.
lembre-se de que dúvidas poderão surgir no decorrer dos 
estudos! Quando isso acontecer, anote, acesse a plataforma 
e utilize as ferramentas “quadro de avisos” ou “fórum” para 
interagir com seus colegas de curso ou com seu tutor. Sua 
participação é muito importante e estamos preparados para 
ensinar e aprender com seus avanços.
Bons estudos!
30Introdução a Redes II
Seções de estudo
1- O Protocolo iP
2- Funções da Camada
1- O Protocolo IP
1. Introdução
a camada inter-rede da arquitetura TCP/IP é 
equivalente à terceira camada do modelo OSI, a camada de 
rede, mas operando em modo sem conexão (orientado a 
datagramas).
Como vimos na aula anterior a Internet é uma coleção de 
redes interconectadas, e o objetivo dessa camada é realizar a 
interconexão entre essas redes, permitindo que um host em 
uma determinada rede consiga se comunicar (enviar pacotes) 
como outro host em outra rede.
as ligações físicas entre essas redes são realizadas 
por dispositivos chamados de gateways ou roteadores pode ser 
visualizada na figura 1.
Figura 1 – Exemplo de Inter-redes
Fonte: acervo Pessoal.
O protocolo dessa camada é o IP e a sua função e 
transferir blocos de dados, chamados de datagramas de uma 
origem a um destino. O serviço oferecido pelo protocolo IP é 
sem conexão, sendo a comunicação não confiável. Os dados 
entregues pela camada superior (a de transporte) poderão 
ser fragmentados em vários datagramas. Cada um pode 
seguir por um caminho diferente, podendo chegar em ordem 
diferente, serem duplicados, perdidos e cada datagrama ser 
novamente fragmentado. Caso ao chegar no destino falte 
algum datagrama, nenhum procedimento de recuperação 
ou aviso de erro é realizado em nível de camada de inter-
rede. Compete à camada superior detectar se houve erro na 
transmissão (geralmente pela utilização de timeout).
a tarefa do protocolo IP é transportar datagramas 
da melhor maneira possível de uma origem até um destino, 
independente se estiverem em uma mesma rede ou em outras 
redes.
O processo de transmissão começa com a camada de 
transporte recebendo os dados e dividindo-os em datagramas, 
teoricamente cada um pode ter 64 kbytes de tamanho, mas 
geralmente esse tamanho é de 1500 bytes. Esses datagramas 
são transmitidos pela camada inter-rede, sendo possível 
serem fragmentados novamente durante o percurso. Quando 
chegam ao destino esses datagramas são remontados e 
entregues à camada de transporte.
1.2. Formato do pacote
vamos estudar o formato dos datagramas IP, que 
consiste de duas partes: cabeçalhos e dados. O cabeçalho 
possui uma parte fixa (com tamanho de 20 bytes) e uma parte 
opcional (com tamanho máximo de 40 bytes). Sendo assim o 
tamanho mínimo que um cabeçalho pode ter é de 20 bytes e o 
máximo de 60 bytes. a estrutura do datagrama iP é mostrada 
na figura 2.
Figura 2 – Datagrama IP
Fonte: acervo Pessoal.
O campo VERSION indica a versão do protocolo iP a 
que o datagrama pertence.
O campo HLEN informa o tamanho do cabeçalho 
em múltiplo de 4 bytes. O valor mínimo é 5 (20 bytes) e o 
máximo é 15 (60 bytes).
O campo SERVICE TYPE é composto por três partes: 
a primeira (3 bits), chamada de precedence indica prioridade (de 
0-normal a 7-pacote de controle de erro), três flags (retardo, 
taxa de transferência e confiabilidade) permite que o host 
indique o que é mais prioritário e 2 bits que não são utilizados. 
Teoricamente, os roteadores baseado nas informações 
fornecidas por esse campo permitirão escolher por qual rota 
o datagrama deverá ser despachado (linha com alta taxa de 
transferência, linha com menos retardo, etc). Na prática, a 
maioria dos roteadores ignora esse campo.
O campo TOTAL LENGTH informa o tamanho total 
do datagrama (cabeçalho+dados) em bytes, sendo o maior 
valor de 65.536 bytes. atualmente esse valor é aceitável, mas 
com as constantes evoluções nas velocidades das redes serão 
necessários datagramas maiores.
O campo IDENTIFICATION permite que o host de 
destino identifique a qual datagrama pertence o fragmento. 
Todos os datagramas que foram fragmentados possuem o 
mesmo número de identificação.
O campo FLAGS é composto por três bits, o primeiro 
não é utilizado, o segundo é chamado de DF (don’t fragment) 
se estiver ativo (valor igual a 1) indica aos roteadores que 
ele não pode ser fragmentado, pois o host de destino não 
conseguirá remontá-lo. O terceiro bit, chamado de MF (more 
fragments) se estiver ativo (valor igual a 1) indica que existem 
mais fragmentos, o último fragmento tem valor igual a 0.
31
O campo FRAGMENT OFFSET indica a posição (em 
múltiplo de 8 bytes) que o fragmento ocupa no datagrama 
original. Com essa informação é possível remontar o 
datagrama, mesmo que os fragmentos cheguem em ordem 
inversa. Caso falte algum fragmento fica impossibilitando a 
remontagem do datagrama original, causando o descarte dos 
outros fragmentos.
O campo TIME TO LIVE é um contador, por todo 
roteador que o datagrama passar ele é decrementado, ao 
chegar a zero o datagrama é descartado e um aviso é enviado 
ao emissor. Isso evita que um datagrama fique vagando 
indefinidamente.
O campo PROTOCOL informa qual o protocolo 
de alto nível foi utilizado para criar o dado que está sendo 
transportado.
O campo HEADER CHECKSUM contém o 
somatório de verificação do cabeçalho. A cada roteador é 
recalculado, pois o campo time to live é modificado.
Os campos SOURCE/DESTINATION IP 
ADDRESS contêm os endereços IP de origem e destino, 
respectivamente.
O campo OPTION é a parte variável do cabeçalho 
IP, inserido para que permitir que sejam incluídas novas 
informações em versões futuras. Cada opção começa 
com um código de 1 byte que a identifica, seguido por 1 
byte informando o tamanho e uma quantidade variável 
de bytes contendo as informações específicas. O código 
de identificação é composto por três partes: cópia (1 bit), 
informa se a opção deve ou não ser copiadas aos outros 
fragmentos, classe informa a classe da opção (tabela 1) e 
número da opção (tabela 2).
Tabela 1 – Classe da Opção
Classe Descrição
0 Controle da rede e Datagramas
1 Reservado para uso futuro
2 Depuração e medição
3 Reservado para uso futuro
Fonte: acervo Pessoal.
Tabela 2 – Número das Opções
Classe Número
da Opção
Tamanho Descrição
0 0 Não
aplicado
Fim da lista de opções
0 1 Não
aplicado
Nenhuma operação
0 3 Variável Loose Sourcing Routing (lista 
contendo os roteadores por 
onde o datagrama deverá 
passar, mas podendo passar 
por outros roteadores).
0 7 Record Route (é colocado 
todos os endereços dos 
roteadores por onde o 
datagrama passou).
0 9 Strict Source Routing (lista 
contendo os roteadores por 
onde o datagrama deverá 
passar, obrigatoriamente).
2 4 Time Stamp (Similar ao 
Record route, mas é registrado 
o dia/hora que o datagrama 
passou).
Fonte: acervo Pessoal.
O campo DATA contém os dados provenientes da 
camada superior.
1.3. Fragmentação
O tamanho de um datagrama IP pode ser de até 64 
Kbytes. Mas o tamanho máximo dos quadros na camada de 
interface com a rede é menor do que esse valor. O tamanho 
máximo que um quadro Ethernet pode transportar é 1500 
bytes e 4500 bytes para o FDDi. a esse tamanho máximo 
que pode ser transportado em um campo de dados damos o 
nome de MTU (Maximum Transmition Unit).
a fragmentação pode ocorrerna máquina de origem 
ou em qualquer roteador por onde o datagrama irá passar. 
isso acontece devido ao fato dos roteadores possuírem 
mais de uma interface de rede, podendo cada uma ter um 
MTU de valor diferente, caso o tamanho do datagrama a 
ser transmitido seja maior que o MTU da interface por onde 
deve ser despachado ele será fragmentado novamente. Note 
que um datagrama já fragmentado pode sofrer uma nova 
fragmentação. Uma vez fragmentado, ele será remontado 
somente no host de destino. assim, tomemos com exemplo a 
figura 3. Temos que transmitir um datagrama de 1600 bytes 
(1580 bytes de dados + 20 bytes do cabeçalho). através de 
um enlace Ethernet ele é quebrado em dois datagramas (um 
de 1500 e outro de 120), ao chegar a um roteador que possui 
o MTU igual a 512 bytes, o primeiro fragmento é novamente 
fragmentado em três novos fragmentos (dois de 512 bytes e 
um de 456 bytes). agora, então, o datagrama original tem 
quatro fragmentos. ao passar por outro roteador que possui 
MTU igual a 4500 bytes eles não serão fragmentados. Notem 
que não há a remontagem dos fragmentos. Eles são passados 
para frente fragmentados. a remontagem será realizada 
somente no destino.
Figura 3 – Fragmentação
Fonte: acervo Pessoal.
32Introdução a Redes II
a remontagem é realizada utilizando-se como parâmetros 
os campos OFFSET e o bit MF. O campo offset indica 
a posição em bytes do fragmento dentro do datagrama 
original. Na figura 4 temos um exemplo de um datagrama 
com o tamanho 3520 bytes sendo fragmentado em outros 
três datagramas. Notem que o campo offset, no primeiro 
fragmento, é igual a zero, ou seja, início do datagrama 
original, o segundo deve ser inserido na posição 1480 e o 
terceiro na 2960. Note que se o terceiro fragmento chegasse 
antes do segundo não haveria problema, pois o destino saberia 
em qual posição ele deveria ser inserido na remontagem. Caso 
o segundo fragmento fosse fragmentado novamente em três 
outros (dois de 512 bytes e um de 456, por exemplo) teríamos 
os seguintes OFFSETs: 1480, 1996 e 2504. Não interferindo 
na remontagem final do datagrama.
Figura 4 - Fragmentação de Datagrama IP
Fonte: acervo Pessoal.
1.4. O protocolo IP versão 6 (IPv6)
O iPv6 é a nova versão do protocolo iP. O motivo 
principal para o seu desenvolvimento foi devido ao 
esgotamento de endereços iPv4. Os primeiros estudos sobre 
o provável esgotamento começaram a ser feitas no ano de 
1990. O problema da escassez de endereços começou com 
a divisão do endereçamento em classes, somente a classe a 
detém quase metade dos endereços iPv4 válidos. lembrando 
que são apenas 128 redes classe a e a maioria foram 
distribuídas para grandes empresas, como por exemplo: HP, 
iBM e aT&T. aliado a isso temos o aumento vertiginoso do 
número de usuários e dispositivos que se conectaram a rede.
Foram tomadas algumas medidas paliativas, medidas 
essas que apenas retardaram o esgotamento de endereços, 
foram elas:
•	 Utilização do conceito de máscaras associados 
a endereços com o intuito de abolir a classificação 
de classes. Estudamos sobre esse conceito nessa 
mesma aula.
•	 A utilização do protocolo DHCP. Esse protocolo 
permite que um dispositivo não necessite que se 
atribua um endereço iP a sua interface. ao ser ligado 
o dispositivo obteria um endereço iP através do 
serviço de DHCP. Com isso um provedor poderia 
atribuir o mesmo endereço iP a diferentes clientes 
(claro que o mesmo endereço não seria utilizado 
simultaneamente). Dessa maneira cada cliente não 
necessitaria de um endereço iP exclusivo.
•	 A utilização do serviço de NAT. Estudamos 
anteriormente sobre esse serviço. Houve uma 
economia muito grande de endereços iP válidos com 
a utilização dessa técnica. Pois as empresas teriam 
milhares de equipamentos utilizando endereços iP 
privados que compartilhariam através do NaT um 
único endereço iP válido. Esse serviço quebra a 
filosofia da comunicação fim-a-fim da Internet, pois 
a comunicação necessita de um interlocutor.
Essas soluções apenas retardaram o esgotamento de 
endereços iP. Hoje a iaNa (organismo responsável pelo 
controle da distribuição de endereços iP no mundo) não 
dispõe mais de endereços iPv4.
as principais alterações em relação ao iPv4 são:
•	 Endereçamento: O iPv6 utiliza endereços de 
128 bits contra os 32 utilizados pelo iPv4. Foi 
introduzido mais uma tipo de endereço: anycast.
•	 Cabeçalho mais enxuto: O cabeçalho contém 
menos campos que a versão anterior. Possibilitando 
a redução da carga de processamento dos roteadores. 
Com isso, os roteadores conseguem rotear mais 
pacotes por unidade de tempo.
•	 Classificação e controle de fluxo: foi introduzido 
um campo a mais no cabeçalho que idêntica o tipo 
de tráfego (áudio, vídeo, dados, etc) permitindo que 
um determinado tipo de tráfego tenha preferência 
sobre outro.
•	 Mecanismos de criptografia e autenticação: 
foram criados cabeçalhos específicos para dar 
suporte a criptografia e autenticação.
•	 Fragmentação: a fragmentação agora ocorrerá 
somente no host de origem e não mais nos 
roteadores intermediários. antes do envio o host de 
origem descobre qual o MTU mínimo do caminho 
por onde o pacote irá trafegar. Com esse dado ele já 
fragmenta o pacote na origem.
•	 ICMPv6 com mais tipos de mensagens, como a 
descoberta do MTU.
•	 Suporte a datagramas jumbo: o tamanho 
máximo do campo de dados do protocolo IPv4 é de 
64KBytes. O IPv6 permite que se transmita dados 
com tamanhos maiores que esse.
1.4.1. O Cabeçalho IPv6
O cabeçalho do IPv4 possui um tamanho mínimo 
de 20 bytes e máximo de 60 bytes. Contém doze campos 
sendo que um campo era exclusivo para informar opções 
complementares.
O cabeçalho do IPv6 possui um tamanho fixo de 40 
bytes. É composto por oito campos:
•	 Versão (Version): possui o tamanho de quatro bits. 
indica a versão do protocolo iP, no caso do iPv6 o 
valor é 6.
33
•	 Classe de Tráfego (Traffic Class): possui o 
tamanho de oito bits. Utilizado para identificar que o 
pacote pertence a uma determinada classe de serviço 
permitindo assim que o pacote tenha tratamento 
diferenciado (por exemplo, uma prioridade maior).
•	 Identificador de Fluxo (Flow Label): possui o 
tamanho de vinte bits. Utilizado para identificar que 
o pacote pertence a um fluxo de comunicação de 
uma determinada aplicação.
•	 Tamanho dos Dados (Payload Lenght): possui 
o tamanho de 16 bits, indica o tamanho (em bytes) 
dos dados que se segue ao cabeçalho. Caso o dado 
seja um datagrama jumbo, esse valor é zero. O 
tamanho do datagrama será especificado pelo 
cabeçalho de extensão hop-by-hop. iremos falar 
mais sobre cabeçalhos de extensão mais a frente.
•	 Próximo Cabeçalho (Next Header): possui o 
tamanho de oito bits. Era o antigo campo protocolo 
no iPv4. Esse campo indica qual o próximo 
cabeçalho que se segue ao final do cabeçalho IPv6. 
O iPv6 introduziu uma maneira nova de adicionar 
informações adicionais no cabeçalho. No iPv4 isso 
era feito através do campo opções. Por questões 
de dinamismo o iPv6 aboliu esse campo e criou o 
que chamamos de cabeçalhos de extensão. Ao final 
do cabeçalho iPv6 terá um outro cabeçalho, que 
pode ser o do protocolo da camada superior que 
está sendo transportado pelo datagrama iP (TCP 
ou UDP) ou um cabeçalho de extensão que contém 
informações adicionais. Todos os cabeçalhos de 
extensão possuem o campo “Próximo Cabeçalho”. 
assim várias opções podem ser informadas ao 
destino. Os roteadores intermediários processarão 
somente o primeiro cabeçalho de extensão (Hop-
by- Hop) os demais serão processados apenas no 
host de destino. Dessa maneira, os roteadores não 
perdem tempo analisando opções que não lhe dizem 
respeito. Novas opções podem ser criadas no futuro 
apenas criando novos cabeçalhos de extensão sem 
a necessidade de alterar o cabeçalho base. logo 
percebemos que existe uma ordem hierárquica no 
que diz respeito a sequência em que os cabeçalhos 
de extensão deverão ser apresentados. Em ordem 
hierárquica os cabeçalhos de extensãosão:
•	 Opções Hop-by-Hop: O valor para essa opção no 
campo next header no cabeçalho base é 0. Utilizado 
para indicar que o pacote necessita de tratamentos 
especiais. Também utilizado para indicar que é 
transportado um datagrama jumbo.
•	 Opções de Roteamento: Identificado pelo valor 
43 no campo Next Header no cabeçalho base. 
Essa opção é utilizada para dar suporte a mobilidade 
no iPv6.
•	 Opções de Fragmentação: Identificado pelo valor 
44 no campo Next Header no cabeçalho base. 
Essa opção será utilizada pelo host de destino na 
remontagem dos datagramas fragmentados.
•	 Cabeçalho de Autenticação: Identificado pelo 
valor 51 no campo Next Header no cabeçalho 
base.
•	 Cabeçalho de Encapsulamento de segurança de 
Dados (Authentication Header e Encapsulating 
Security Payload): Identificado pelo valor 52 
no campo Next Header no cabeçalho base. 
Juntamente com o cabeçalho anterior garante a 
integridade dos dados transmitidos (o conteúdo que 
chegou ao destino é o que realmente foi gerado pela 
origem) e autenticidade (garante que o emissor é 
realmente quem diz ser).
•	 Opções de destino (Destination Options): 
Identificado pelo valor 60 no campo Next Header 
no cabeçalho base. É utilizado para dar suporte a 
mobilidade no iPv6.
Todos os cabeçalhos de extensão são opcionais, são 
utilizados apenas caso o host de origem necessite informar 
opções adicionais, como por exemplo, a ocorrência de 
fragmentação ou prover a autenticidade e integridade do dado 
transportado.
Ao final do cabeçalho de extensão será encadeado o 
cabeçalho do protocolo da camada superior que está sendo 
transportado: TCP (Identificado pelo valor 6 no campo Next 
Header no cabeçalho anterior) ou UDP (Identificado pelo 
valor 17 no campo Next Header no cabeçalho anterior), por 
exemplo.
• Limite de Encaminhamento (Hop Limit): Possui 
tamanho de oito bits. indica quantos saltos que o pacote IPv6 
pode dar (a quantidade de roteadores por onde o mesmo 
poderá passar) antes de ser descartado.
• Endereço de Origem (Source Address): Possui o 
tamanho de 128 bits. indica o endereço lógico de origem.
• Endereço de Destino (Destination Address): Possui 
o tamanho de 128 bits. indica o endereço lógico de destino.
1.4.2. Transição do IPV4 para O 
IPV6
a transição do iPv4 para o iPv6 está sendo feita de forma 
gradual, dado visto que a imensidão da internet uma troca 
imediata de protocolos é impensável. Não está ocorrendo na 
velocidade desejada, ainda é muito tímido o tráfego de pacotes 
da nova versão. Em nível de Brasil, analise o tráfego do iPv4 
pelo gráfico do site http://ptt.br/cgi- bin/all e confronte com 
o do iPv6: http://ptt.br/transito_ipv6.php. O que veremos 
é com o passar do tempo que o iPv4 acabará caindo em 
desuso, pois a nova versão é mais robusta e mais rápida, e os 
novos serviços que por ventura venham a ser lançados serão 
feitos apenas para a nova versão. O período de coexistência 
de ambos os protocolos poderá durar indefinidamente. Para 
permitir a interoperabilidade (permitir que um protocolo se 
comunique com o outro) entre ambos os protocolos foram 
criadas as seguintes técnicas:
•	 Pilha dupla de protocolos: Todos os sistemas 
operacionais atualmente suportam as duas versões 
do protocolo. O que é chamado de pilha dupla de 
protocolos. a máquina possui endereços tanto iPv4 
quanto iPv6. Ou seja, a máquina “fala” ambos os 
34Introdução a Redes II
protocolos.
Técnica da pilha dupla
Fonte: apostila de curso básico iPv6 oferecido pelo comitê ipv6.br.
•	 Tunelamento: Permite que pacotes iPv6 sejam 
transportados pelo protocolo iPv4 utilizando assim 
a infraestrutura já existente. Essa técnica é utilizada 
para que hosts em redes iPv6 separadas por redes 
iPv4 se comuniquem. Ou que hosts em redes iPv6 
se comuniquem com hosts em redes iPv4. Essa 
técnica exige que exista um interlocutor entre as 
duas redes.
Técnica de tunelamento
Fonte: apostila de curso básico iPv6 oferecido pelo comitê ipv6.br.
•	 Tradução: É utilizada para permitir que hosts que 
possuam apenas uma versão do protocolo se 
comuniquem.
1.4.3. ENDEREÇaMENTO
O endereços iPv6 são compostos por 128 bits, o que 
pode gerar até 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.76
8.211.45340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.4
56 (alguém se propõe a ler esse número?) endereços. Como 
estudamos anteriormente, os endereços iPv4 são compostos 
por 32 bits, dispostos em grupos de quatro octetos (grupo de 
oito bits) separados por um ponto, na forma:
n.n.n.n
Onde, n é um número decimal entre 0 e 255
Os endereços iPv6 são representados por oito grupos de 
16 bits cada um separados por dois pontos “:”. Cada grupo 
de 16 bits é representado por dois números hexadecimais. São 
escritos na forma:
HH:HH:HH:HH:HH:HH:HH:HH
Onde cada H representa um número hexadecimal.
Exemplo: 2001:abcd:0000:0000:5c20:9bff:fe56:49fd
vamos começar a entender o endereçamento iPv6. 
O endereço é dividido em duas partes, a primeira formada 
pelos quatro primeiros grupos representa a rede e a segunda 
formada pelos quatro últimos representa a interface de rede 
dentro dessa rede.
No exemplo acima temos:
2001:abcd:0000:0000 – identifica a rede
5c20:9bff:fe56:49fd – identifica a interface dentro da rede
Continuando a decifrar o endereço iPv6 vamos nos ater 
a parte que identifica a rede. Ela é subdividida em outras duas 
partes: uma chamada de prefixo global e outra chamada 
de identificador da sub-rede (também chamado de id da 
subrede). Não existe uma regra geral que defina o tamanho 
de cada uma, pois existem vários tipos de endereços iPv6 (que 
veremos mais a frente) e para cada tipo o prefixo global e o id 
da sub-rede possuem tamanhos distintos. Mas no exemplo 
dado acima temos que o prefixo global é 2001:abcd e o id 
da sub-rede é 0000:0000.
você deve estar se perguntando o porquê dessas 
subdivisões. O motivo é que os endereços são organizados 
de forma hierárquica para facilitar e agilizar o serviço de 
roteamento. Representam uma região dentro do globo e 
a identificação de um provedor dentro dessa região. Dessa 
maneira, ao olharmos para o prefixo global, saberemos se o 
endereço está nos Estados Unidos, Brasil ou qualquer outro 
lugar do planeta.
Os endereços iPv6 são muito longos. Podemos fazer 
algumas abreviações, seguindo as seguintes regras:
•	 Omitir os zeros à esquerda;
•	 Representar zeros contínuos com: “::” uma única 
vez.
Tomando nosso endereço, exemplo anterior, podemos 
abreviá-lo das seguintes maneiras:
2001:abcd:0:0:5c20:9bff:fe56:49fd
2001:abcd::5c20:9bff:fe56:49fd
Na primeira simplificação apenas omitimos os zeros à 
esquerda e no segundo representamos os zeros contínuos 
com um duplo “dois pontos” (::).
35
Olhemos outros exemplos.
fe00:0000:0000:0000:5c20:9bff:fe56:0cfd pode 
ser abreviado como: fe00::5c20:9bff:fe56:cfd ou 
fe00:0:0:0:5c20:9bff:fe56:cfd
Notem que abreviamos o último grupo (0cfd), 
omitimos o zero a esquerda. Quando temos zeros contínuos 
é preferível a primeira abreviação! Outro detalhe é que 
podemos substituir os zeros contínuos pelos duplo dois 
pontos apenas uma única vez. assim é incorreto abreviar 
o endereço 2001:abcd:0:0:5c20:0000:0000:0cfd por 
2001:abcd::5c20::cfd. Outro detalhe é que devemos omitir 
somente zeros à esquerda. assim também seria incorreto 
abreviar o endereço 2001:ab cd:0:0:5c20:9bff:fe56:490d pelo 
endereço 2001:abcd:0:0:5c20:9bff:fe56:49d, pois não há como 
saber se essa abreviatura corresponde a 2001:abcd:0:0:5c20:9 
bff:fe56:490d ou a 2001:abcd:0:0:5c20:9bff:fe56:049d.
1.4.4. Tipos de Endereçamento IPv6
O iPv6 possui três tipos de endereçamento:
•	 Unicast: similar ao do IPv4 identifica uma única 
interface. Um pacote endereçado a um endereço 
unicast será entregue a apenas uma interface.
•	 Multicast: esse tipo de endereço também existe no 
IPv4 e representa um conjunto de interfaces. Um 
pacote endereçado para um endereço multicast 
será entregue para as interfaces que fazem parte 
daquele grupo.
•	 Anycast: esse tipo de endereçamento não existiano 
IPv4. É similar ao multicast. Um endereço anycast 
representa um grupo de interfaces, porém ao se 
enviar uma mensagem a um endereço anycast irá 
receber o pacote a interface do grupo que está mais 
próxima da origem. ao requisitar um vídeo no site do 
youtube você é redirecionado para um servidor mais 
próximo de você, porém isso hoje é feito utilizando 
um servidor central que fará o redirecionamento. 
Com o IPv6 sua requisição irá direto para o 
servidor mais próximo, sem a necessidade de um 
processamento central. Tornando mais eficiente e 
rápido o acesso.
a seguir estudaremos melhor cada um desses tipos.
1.4.5. Endereços Unicast
São vários os tipos de endereços UNiCaST, temos 
alguns que não são mais utilizados, outros utilizados para 
propósitos especiais e outros para uso normal.
Os de propósito especiais são:
•	 Loopback: semelhante ao loopback do IPv4 é 
utilizado para se referenciar a própria máquina. É 
representado por ::1 (0:0:0:0:0:0:0:1)
•	 Endereço Não Especificado: indica a ausência 
de endereço. É representado por :: (0:0:0:0:0:0:0:0)
•	 Endereço IPv4 mapeado: utilizado na transição 
entre iPv4 e iPv6 para que hosts que utilizem esses 
protocolos se comuniquem. É representado pelo 
prefixo ::FFFF: seguido pelo endereço IPv4. Por 
exemplo: ::FFFF:192.168.1.1.
•	 Endereços utilizados na transição: Os endereços 
começados pelos prefixos 2002:: e 2001:0000:: são 
utilizados pelos mecanismos de tunelamento 6to4 e 
Teredo, respectivamente.
•	 Os endereços utilizados em documentação: Os 
endereços iniciados por 2001:db8:: são utilizados em 
documentação, exemplos e testes e não são roteáveis 
pela Internet.
Os endereços iniciados pelos seguintes prefixos não são 
mais utilizados e não são roteáveis:
•	 3ffe:: - Endereços de testes utilizados no início da 
implantação do iPv6.
•	 ::abcd – Esses endereços foram utilizados para 
mapear endereços iPv4 em endereços iPv6. Foi 
susbstituído pela representação vista anteriormente 
(::FFFF:abcd).
•	 fec0:: - Substituídos pelos endereços Unicast ULA 
que iremos ver mais a frente.
Os endereços para utilização normal são:
•	 Local Link: Utilizado para identificar uma interface 
dentro da rede local onde a mesma está conectada. 
Não é roteável, ou seja, não há como se comunicar 
com uma máquina que se encontra em outra rede 
através de um endereço do tipo local link. Ele serve 
unicamente para a comunicação entre máquinas da 
mesma rede local. Os endereços desse tipo começam 
com o prefixo fe80:0:0:0 (ou fe80::) seguido pelo 
identificador da interface no formato iEEE EUi-64 
(iremos ver esse formato mais a frente). Como por 
exemplo:
fe80::219:bbff:fec6:71a5 onde: fe80::- prefixo de rede
219:bbff:fec6:71a5 – identificador da interface 
(formato EUI-64)
•	 Global Local (Unique Local Address-ULA): 
Quase semelhante ao anterior, não é roteável 
globalmente, porém é roteável apenas na rede 
local ou em um conjunto de redes locais (por 
exemplo, uma intranet). O propósito desse tipo de 
endereçamento é permitir que máquinas em um 
determinado conjunto de redes se comuniquem. Os 
formatos desses endereços podem ser:
FCHH:HHHH:HHHH: :
ou
FDHH:HHHH:HHHH:::
Os dígitos HH são dígitos hexadecimais gerados 
aleatoriamente. Quando o endereço se iniciar por FC significa 
que os prefixos HH foram gerados localmente. Se iniciar por 
FD significa que foram gerados por um organismo central.
•	 Global Unicast: são similares aos endereços públicos 
do IPv4. São roteáveis globalmente. Ou seja, são os 
endereços que são alcançáveis globalmente dentro 
36Introdução a Redes II
da internet. a faixa desses endereços é:
de 2000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000 
a 3fff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff
Agora vamos aprender como gerar o identificador da 
interface (últimos 4 grupos do endereço IPv6) baseado na 
recomendação IEEE EUI-64. Para gerar esse identificador 
utiliza-se o endereço físico da interface de rede (endereço 
MAC), estudado na aula 1. São compostos por 6 bytes (48 
bits). Cada byte é expresso em um valor hexadecimal. Como 
por exemplo: 00:19:bb:c6:71:a4.
O identificador de rede será obtido da seguinte forma:
•	 Os três últimos bytes do identificador serão os três 
últimos bytes do endereço MaC. Por enquanto o 
identificador ficará da assim: ::c6:71a4 .
•	 São inseridos os bytes fffe. Agora o identificador 
está da seguinte forma: :ff:fec6:71a4.
•	 adicione agora o segundo e terceiro byte do 
endereço MAC (19:bb). Agora o identificador está 
da seguinte maneira: 19:bbff:fec6:71a4.
•	 agora falta a última etapa. Pega-se o primeiro byte, 
transforma em binário e inverte-se o sétimo bit (se 
for 1 vira 0, se 0 vira 1). 00 em binário é 00000000. 
invertendo o sétimo bit, temos: 00000010 que em 
hexadecimal é 02. Logo o identificador da interface 
ficará: 0219:bbff:fec6:71a4.
Relembrando sobre o endereçamento IPv6. vimos que é 
composto por oito grupos de dois bytes cada um. Os quatro 
primeiros grupos identificam a rede e os quatro últimos 
identificam a interface de rede. Foram justamente esses 
quatro últimos números que aprendemos a gerar através 
da recomendação EUi-64. O endereço unicast do tipo link 
local para a interface acima ficaria: fe80::0219:bbff:fec6:71a4.
A figura abaixo ilustra outro exemplo de cálculo de um 
identificador de interface baseado na recomendação IEEE 
EUI-64. Nesse exemplo o endereço MaC utilizado é o 
F4:6D:04:47:2F:67 e o identificador de Interface resultante 
é F66D:04FF:FE47:2F67.
2- Funções da Camada
2.1. Roteamento
Como estudado na aula anterior, a arquitetura TCP/
IP foi desenvolvida pensado na interconexão de redes, 
para permitir que um host comunique-se com outro não 
importando quantas redes existam entre os dois. ao processo 
de encontrar o caminho (não sendo necessariamente o 
melhor) damos o nome de roteamento. Chamamos de 
roteador ou gateway o equipamento que conecta duas ou 
mais redes fisicamente. a decisão de roteamento é realizada 
tanto pelos roteadores quanto pelos hosts.
O roteamento consiste em decidir por onde enviar o 
datagrama baseado no endereço do destinatário. Existem 
dois tipos de roteamento: o direto e o indireto.
2.2. Roteamento Direto
O roteamento direto acontece quando os dois hosts se 
encontram na mesma rede física. Nesse caso não é necessária 
a utilização de um roteador. O host de origem verifica se o 
endereço pertence à mesma rede sua e através do protocolo 
ARP descobre o seu endereço físico e despacha o datagrama 
em sua rede. Caso o endereço não faça parte de sua rede é 
necessário realizar o roteamento indireto.
2.3. Roteamento Indireto
O roteamento indireto é utilizado quando a máquina 
de destino não se encontra na mesma rede da máquina de 
origem. Nesse caso, a mensagem terá que passar por um ou 
vários roteadores até alcançar o destino.
O transmissor, ao identificar que o destino se encontra 
em outra rede, deverá encaminhar o datagrama para o 
roteador de sua rede e este, por sua vez, se encarrega de 
encaminhar o datagrama para o destino.
2.4. Tabela De Roteamento
Cada máquina, seja ela host ou roteador, possui uma 
tabela de rotas. Essa tabela possui uma lista contendo um par 
(rede, gateway) que indica qual o gateway que deverá ser 
utilizado para chegar a rede especificada.
a decisão que um host deve tomar ao enviar um datagrama 
é: primeiro verificar se o destino se encontra na mesma rede. 
Se a resposta for sim, deverá descobrir o endereço físico do 
destino e realizar a entrega direta. Caso não se encontre na 
mesma rede, deverá encontrar o endereço físico do roteador 
que fará essa entrega e encaminhar o datagrama para o ele.
A figura 5 ilustra seis redes interconectadas.
Figura 5 – Seis redes interconectadas
Fonte: acervo Pessoal.
a tabela de roteamento do gateway G é dada na tabela 3:
Destino Entregar em
10.0.0.0 20.0.0.5
20.0.0.0 Direto interface 1
30.0.0.0 Direto interface 2
40.0.0.0 30.0.0.7
50.0.0.0 30.0.0.737
60.0.0.0 30.0.0.7
Note que o gateway 30.0.0.7 é utilizado várias vezes para 
se encontrar outras redes. Podemos reescrever essa mesma 
tabela da seguinte forma:
Destino Entregar em
10.0.0.0 20.0.0.5
20.0.0.0 Direto interface 1
30.0.0.0 Direto interface 2
default 30.0.0.7
Incluímos uma nova definição, a da rota default (ou 
gateway padrão), que será usada sempre que nenhuma outra 
rota for encontrada na tabela de roteamento local.
2.5. Sistemas autônomos
até agora demos exemplos de interconexão de redes 
simples. imaginem em nível de Brasil, quantas redes 
interconectadas nós temos. Nesse cenário temos redes de 
universidades que estão conectadas ao backbone da RNP 
ou a backbone das operadoras de telecomunicações ou 
conectadas a ambos. Temos também empresas conectadas a 
backbone de operadoras.
Chamamos de Sistemas Autônomos (AS) a um 
conjunto de redes interconectadas sob o domínio ou 
administração de uma entidade. Essa entidade decide qual 
protocolo de roteamento irá ser utilizado em seus roteadores, 
qual parâmetro (menor retardo, hops, confiabilidade, etc) será 
utilizado como métrica.
Podemos classificar os AS em três tipos:
•	 AS Stub: é um AS que está conectado somente a um 
outro AS. Pode ser uma empresa ou universidade 
conectada a um backbone.
•	 AS multiconectado: é um AS que possui conexões 
com vários outros aS, mas se recusa a transportar 
tráfego de um AS para outro. Como, por exemplo, 
uma empresa multinacional que tem conexão com 
backbones nacionais e internacionais.
•	 AS de trânsito: similar aos multiconectados, mas 
realizam o tráfego de um AS a outro.
2.5.1. IGP
Os protocolos de roteamento utilizados dentro dos AS 
são chamados de IGP (interior gateway protocol). E os 
roteadores que trocam informações de roteamento somente 
com os roteadores internos ao AS são chamados de vizinhos 
interiores. Os principais e mais utilizados protocolos IGP 
são: RIP, OSPF e IRGP. Os dois primeiros são protocolos 
abertos (não têm suas patentes requeridas) e o último é de 
propriedade da CISCO e utilizado em seus roteadores.
2.5.2. EGP
Os roteadores que interconectam os AS são chamados 
de roteadores de borda, e os protocolos de roteamento 
utilizado por eles são: EGP (exterior gateway protocol) e 
BGP (border gateway protocol).
Enquanto o protocolo IGP preocupa-se em encontrar 
o melhor caminho dentro do AS, o EGP preocupa-se em 
apenas achar um caminho, não importando se é o melhor ou 
não. Isso se deve à dificuldade em decidir qual é o melhor 
caminho, pois cada AS utiliza uma métrica diferente.
O protocolo BGP proporciona o controle de política de 
acesso aos AS multiconectados. Com isso, um AS pode definir 
regras como, por exemplo: o tráfego de um determinado AS 
não poderá passar por aqui. Para se alcançar o AS y utilize o 
AS x, tráfego do AS y não poderá passar pelo AS z, e assim 
por diante.
2.6. Protocolo ICMP
Outro protocolo do nível inter-rede é o ICMP (Internet 
Control Message Protocol). Sua função é permitir que os 
gateways reportem erros ou enviem mensagem de controle. O 
destino final de uma mensagem ICMP é a camada inter-redes 
e não as superiores. O protocolo ICMP somente informa os 
erros e não os corrige.
O protocolo ICMP é encapsulado em um datagrama IP.
Cada mensagem ICMP tem um formato próprio, mas 
todas contêm os campos abaixo:
•	 TYPE: identifica a mensagem. Ocupa 8 bits.
•	 CODE: fornece mais informações sobre a 
mensagem. Ocupa 8 bits.
•	 CHECKSUM: usado pra verificação do pacote. 
Ocupa 16 bits. a seguir veremos alguns tipos de 
mensagens ICMP.
2.6.1. Echo Request e Echo Reply
É utilizado para verificar se uma máquina está ativa ou 
não. A figura 6 mostra o formato da mensagem. O campo 
TYPE recebe o valor 8 se for um ECHO REQUEST, 
0 se for ECHO REPLY. Os campos IDENTIFIER e 
SEQUENCE NUMBER identificam qual mensagem foi 
enviada e qual está sendo recebida. O campo OPTIONAL 
DATA é opcional e pode conter dados como, por exemplo, 
o tempo gasto para se alcançar uma máquina.
Figura 6 – mensagem tipo Echo Request e Echo-
Reply
Fonte: acervo Pessoal.
2.7. Destino não alcançável
Utilizado para informar que um destino (host ou rede) 
não está alcançável. O formato da mensagem está ilustrado na 
figura 7. O campo CODE carrega o motivo da mensagem.
38Introdução a Redes II
Valor Significado
0 Rede não alcançável
1 Host não alcançável
2 Protocolo não alcançável
3 Porta não alcançável
4 Fragmentação necessária e BIT DF presente.
5 Rota de origem falhou
6 Rede de destino desconhecida
7 Host de destino desconhecido
8 Host de origem isolado
9 Comunicação proibida com a rede de destino
10 Comunicação proibida com o host de destino
11 Rede inalcançável para ToS
12 Host inalcançável para ToS
Figura 7 – Mensagem de destino não alcançável
Fonte: acervo Pessoal.
2.8. Controle de Fluxo e de 
Congestionamento
Um gateway utiliza uma mensagem do tipo 
QUENCHE para avisar ao remetente que pare de enviar 
mais pacotes, pois está com suas filas de envio de pacotes 
cheias e não tem mais espaço para armazenar novos pacotes, 
tendo que descartar os novos pacotes que chegarem. a Figura 
8 ilustra essa mensagem. O campo INTERNET HEADER 
conterá o endereço do gateway problemático, mais 64 bits 
do datagrama.
Figura 8 – Mensagem tipo Quenche
Fonte: acervo Pessoal.
Chegou o momento de relembrar o que aprendemos.
Retomando a aula
1- O Protocolo IP
Nessa primeira seção, estudamos o formato do 
protocolo iP, vimos a sua estrutura e seu funcionamento. 
vimos as diferenças entre a versão quatro e a versão seis desse 
protocolo. Estudamos também o processo de fragmentação 
de datagramas, qual a sua causa e como é feita a remontagem 
dos mesmos ao chegar ao destino.
2- Funções da Camada
Nessa seção, aprendemos sobre roteamento, vimos 
sobre os dois tipos de roteamento existentes: direto e 
indireto. Estudamos o papel de um gateway em uma rede. 
aprendemos sobre os sistemas autônomos, seus tipos e 
protocolos utilizados. E por último estudamos o protocolo 
iCMP, utilizado para que sejam trocadas informações de 
controle entre máquinas na rede. Estudamos as diversas 
mensagens transportadas por esse protocolo.
Youtube. CPRE - Entendendo o iPv6. Disponível 
em: http://www.youtube.com/watch?v=rQPwMtT89uQ. 
acesso em: 03/01/2013.
YouTube. Entenda como vai funcionar o iPv6. 
Disponível em: http://www. youtube.com/watch?v=B_f_
G5xo6ok. acesso em: 01/03/2013. Youtube. Webcast 
Microsoft - Roteamento iP - Preparatório Exame 
infraestrutura Disponível em: http://www.youtube.com/
watch?v=rMZ02eaZRFM. acesso em: 01/03/2013.
Vale a pena assistir
RNP. Portal iPv6 Brasil. Disponível em: http://www.
ipv6.br. acesso em: 01/03/2013.
RNP. Roteamento: O que é importante Saber. 
Disponível em: http://www.rnp.br/newsgen/9705/n1-1.
html. acesso em: 01/03/2013.
Microsoft. Roteamento iP. Disponível em: http://
technet.microsoft.com/pt-br/library/cc785246(v=ws.10).
aspx. acesso em: 01/03/2013.
De alexandre, Cleber Martin; ascenso, Eduardo. 
Sistemas autônomos (aS) Brasileiros – introdução. 
Disponível em: ftp://ftp.registro.br/pub/gter/gter28/07- 
asbr.pdf. acesso em: 01/03/2013.
Filippetti, Marco. afinal, o que é um Sistema 
autônomo (aS)?. Disponível em: http://blog.ccna.com.
br/2009/11/10/afinal-o-que-e-um-sistema-autonomo-as/. 
acesso em: 01/03/2013.
Vale a pena acessar
Vale a pena