Camada de Redes - Parte 02

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Redes de computadores
CAMADA DE REDE
- PARTE 02 -
Universidade Federal de Mato Grosso
Instituto de Computação
Prof. Dr. Luís Cézar Darienzo Alves
Camada de rede
 Funcionalidades
 Serviço de entrega
 Aceita e encaminha os datagramas até o destino final, 
possivelmente por meio de redes e roteadores intermediários
 Roteamento
 Determina o caminho ou rota que cada datagrama deve seguir 
para alcançar a rede de destino
Serviço de entrega
 Características
 Serviço não confiável
 Não garante a entrega dos datagramas
 Pode perder, retardar e duplicar datagramas
 Não garante a integridade dos dados
 Serviço sem conexão
 Datagramas são individuais e independentes
 Sequência dos datagramas não é assegurada
 Paradigma de melhor esforço
 Descarta datagramas apenas em condições de falta de recursos 
ou erros de transmissão
Roteamento
 Características
 Modelo passo-a-passo
 Estações de uma mesma rede podem enviar datagramas 
diretamente entre si
 Estações de redes distintas devem enviar datagramas ao próximo 
roteador do caminho (next-hop)
 Tabela de roteamento
 Mantém rotas para as diversas redes ou estações
 Rotas indicam apenas o próximo roteador do caminho
Composição
 Protocolos
 IP (Internet Protocol)
 Provê o serviço de entrega de datagramas
 Transporta informações dos protocolos ICMP, IGMP, TCP e UDP
 ICMP (Internet Control Message Protocol)
 Permite a troca de mensagens de erro e controle entre entidades 
da camada de rede
 IGMP (Internet Group Management Protocol)
 Provê o serviço de entrega multicast
Protocolo IP
 Fundamentos
Define a unidade básica de transferência 
de dados, denominada datagrama IP
 Especifica o formato e a função dos campos
Executa a função de roteamento
 Escolhe as rotas por onde os datagramas IP são enviados da 
origem para o destino
Define as regras do serviço de entrega
 Como datagramas são processados
 Como e quando erros são reportados
 Quando datagramas são descartados
Protocolo IP
 Formato do datagrama
Version Hlen Type of service Total length
Identification Flags Fragment offset
Time to live Protocol Header checksum
Source IP address
Destination IP address
Options Padding
Data
0 4 8 16 3119
Protocolo IP
 Campos do datagrama
 Source IP address
 Endereço IP da estação origem
 Destination IP address
 Endereço IP da estação destino
 Usado no roteamento do datagrama
 Version
 Versão do protocolo (IPv4)
 Hlen
 Tamanho do cabeçalho em unidades de 4 bytes ou 32 bits
Protocolo IP
 Campos do datagrama
 Total length
 Tamanho total do datagrama em bytes
 Cabeçalho e dados incluídos
 Time to live (TTL)
 Número máximo de roteadores que podem processar o datagrama
 TTL é decrementado a cada roteador
 Roteador descarta o datagrama e gera mensagem de erro 
quando TTL atinge 0
 Protocol
 Protocolo encapsulado no campo de dados
 Valores
 1: ICMP
 2: IGMP
 3: TCP
 4: UDP
Protocolo IP
 Campos do datagrama
 Header checksum
 Assegura a integridade do cabeçalho
 Options
 Oferece informações para teste e depuração
 Torna o tamanho do cabeçalho variável
 Padding
 Bits 0 que tornam o cabeçalho múltiplo de 32 bits
 Data
 Dados do datagrama
Protocolo IP
 Campos do datagrama
 Type of service (TOS)
 Indica a qualidade de serviço desejada
 Precedence: prioridade
 D: menor retardo
 T: maior vazão
 R: maior confiabilidade
0
Precedence D T R Unused
1 2 3 4 5 6 7
Figura 3.2
Protocolo IP
 Maximum Transfer Unit (MTU) 
 Cada tecnologia de rede física limita o tamanho máximo do 
quadro
 Tamanho máximo do datagrama depende da tecnologia de 
rede física utilizada
 Tamanho máximo do campo de dados de uma rede física é 
denominado MTU
 MTU define o tamanho máximo do datagrama IP suportado na 
rede física
Protocolo IP
 Fragmentação
 Processo de divisão de datagramas em pequenas partes, 
denominadas fragmentos
 Fragmentos e datagramas possuem formatos idênticos
 Datagrama original e seus respectivos fragmentos possuem 
cabeçalhos similares
 Fragmentos podem ser re-fragmentados
R1E1 E2R2N1
MTU = 1500
N2
MTU = 420
N3
MTU = 1500
Figura 3.3
Protocolo IP
 Remontagem
 Processo de recuperação do datagrama original a partir dos 
seus fragmentos
 É realizada apenas no destino final dos fragmentos
 Datagrama original não pode ser remontado quando algum 
fragmento é perdido ou atrasa
 Destino final ativa um temporizador após a chegada de um 
fragmento
 Fragmentos recebidos são descartados após expirar o 
temporizador
Protocolo IP
 Controle de fragmentação
 Identification
 Número inteiro que identifica o datagrama original
 Copiado para cada fragmento
 Fragmento Offset
 Deslocamento dos dados do fragmento em relação ao datagrama 
original
 Indicado em unidades de 8 bytes
Protocolo IP
 Controle de fragmentação
 Flags
 Conjunto de três bits que auxiliam o processo de fragmentação
 Apenas dois bits são usados
 Do not fragment
 Desabilita a fragmentação
 More fragments
 Indica que o fragmento transporta dados do fim do datagrama original
Protocolo IP
 Exemplo de fragmentação
R1E1 E2R2N1
MTU = 1500
N2
MTU = 420
N3
MTU = 1500
5000 1 0 420 400 Fragmento f1
5000 1 50 420 400 Fragmento f2
5000 0 100 200 180 Fragmento f3
5000 0 0 1000 980 Datagrama d
Identification
More
fragments
Fragment
offset
Total
length Data
Protocolo IP
 Processo de remontagem
 Campos Identification e Source ip adress identificam os 
fragmentos de um datagrama
 Primeiro fragmento identificado pelo Fragment offset 0
 Fragmentos intermediários são posicionados de acordo com o 
seu Fragment offset
 Último fragmento é detectado por More fragments
Protocolo IP
 Processamento de datagramas
 Conjunto de regras que caracterizam o serviço de entrega de 
datagramas
 Estações e roteadores podem: 
 Enviar datagramas, atuando como origem
 Receber datagramas, atuando como destino
 Roteadores intermediários podem rotear datagramas, 
encaminhado-os de uma rede física para outra
Protocolo IP
 Processamento na origem
Protocolo IP
 Processamento no destino
Protocolo IP
 Processamento no roteador
Protocolo IP
 Processamento no roteador - Fragmentação
Protocolo IP
 Processamento no roteador
 Descobre rota para o destino
 Avalia a necessidade de fragmentação
 Descarta datagrama e gera mensagem de erro se fragmentação é 
necessária e está desabilitada
 Envia o datagrama ou fragmentos
 Entrega direta ao destino, se destino está na mesma rede física do 
roteador
 Entrega indireta a outro roteador, se destino está em uma rede 
física diferente daquela do roteador
Protocolo ICMP
 Fundamentos
 Permite que estações e roteadores troquem informações de erro e 
controle
 Define diversos tipos de mensagens
 Sinaliza algumas situações anormais
 Permite a identificação de algumas informações operacionais
Mensagens ICMP são encapsuladas em 
datagramas IP
Cabeçalho ICMP:
Figura 3.5
Protocolo ICMP
 Principais mensagens
 Echo request 
 Echo reply
 Testam se um destino está operacional e pode ser alcançado 
através da rede
 Destination unreachable
 Sinaliza que não foi possível entregar ou rotear o datagrama
 Falta de rota para o destino
 Porta de destino “fechada”
 Fragmentação é necessária mas o bit DF está ligado
Protocolo ICMP
 Principais mensagens
 Redirect
 Atuana otimização do roteamento
 Time exceeded
 TTL expirou
 Tempo para a remontagem expirou
R1
E1
R2
N2
N3
N1
Figura 3.6
Protocolo ICMP
 Comando ping
> ping 192.168.10.20
PING 192.168.10.20 from 192.168.10.1 : 56(84) bytes of data.
64 bytes from 192.168.10.20: icmp_seq=1 ttl=255 time=0.380 ms
64 bytes from 192.168.10.20: icmp_seq=2 ttl=255 time=0.381 ms
64 bytes from 192.168.10.20: icmp_seq=3 ttl=255 time=0.378 ms
--- 192.168.10.10 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% loss, time 2012ms
rtt min/avg/max = 0.378/0.380/0.381
> tcpdump -n icmp
ip 98: 192.168.10.1 > 192.168.10.20: icmp: echo request (DF)
ip 98: 192.168.10.20 > 192.168.10.1: icmp: echo reply
ip 98: 192.168.10.1 > 192.168.10.20: icmp: echo request (DF)
ip 98: 192.168.10.20 > 192.168.10.1: icmp: echo reply
ip 98: 192.168.10.1 > 192.168.10.20: icmp: echo request (DF)
ip 98: 192.168.10.20 > 192.168.10.1: icmp: echo reply
Protocolo ICMP
 Comando traceroute Figura 3.9
Atividade em sala
1. Acessar a lista no AVA