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Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 CCT0300 – PROTOCOLOS DE REDES E DE COMPUTADORES Aula 06 Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Objetivo O aluno deverá ser capaz de: • Compreender a relação entre a camada de rede e as camadas de enlace (inferior ) e a camada de transporte ( superior ); • Conhecer o papel da camada de rede – repasse e roteamento; • Conceituar uma rede de datagramas; • Entender o funcionamento básico de um roteador; • Conhecer os modos de transmissão existente na camada de rede; • Entender os principais componentes e funções existentes no cabeçalho do quadro IP; • Compreender a necessidade de fragmentação de datagramas e o MTU das tecnologias de subnetwork (camada de enlace). Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Conteúdo • 4.1 Relação entre a camada de rede e enlace; • 4.2 Tipo de entrega do datagrama: broadcast, unicast, multicast e anycast; • 4.3 IPv4 4.4 Formato do datagrama IP e os seus campos; • 4.5 Fragmentação. Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Características do IP Sistema de entrega fim-a-fim É um protocolo Não orientados à conexão Sem controle de erros e sem reconhecimento Isso significa que o protocolo IP não executa: • Controle de erros sobre os dados da aplicação • Controle de fluxo • Sequenciamento de dados • Entrega ordenada Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Características do IP Serviço de entrega: Best-effort Os pacotes não são descartados sumariamente, o protocolo torna-se não confiável somente quando há exaustão de recursos Datagrama de tamanho variável IPv4: tamanho máximo 64 Kbytes Provê envio e recebimento Erros: ICMP Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Frame IP Version HLEN Service Type Total Length Identification Flags Fragment Offset Time to Live (TTL) Protocol Header Checksum Source IP Address Destination IP Address IP Options (if any) Padding 0 4 8 16 19 24 31 Data Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Campos IP Version (4 bits) HLEN (4 bits) Tamanho em no. de palavras de 32 bits Header sem opções: 5 (20 bytes) Header com opções: tamanho máximo 15 (60 bytes) Service Type Confiabilidade, precedência, atraso e throughput Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Campos IP Total Length (16 bits) tamanho do header + área de dados Identification (16 bits) Identifica de forma única um pacotes IP Flags (3 bits) More Fragments (MF) Don´t Fragment (DF) Reserved Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Campos IP Fragment Offset (13 bits) Múltiplo de byte Time to Live (8 bits) Protocol ( 8 bits) Próximo nível a receber dados (protocolo que está encapsulado no frame IP) ICMP (1), TCP (6), UDP (17) Header Checksum (16 bits) Soma dos complementos de 1 de blocos de 16 bits, contendo informações do header do IP Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Campos IP Endereço Origem (32 bits) Origem dos dados Não é alterado ao longo da transmissão Endereço Destino (32 bits) Destino dos dados Não é alterado ao longo da transmissão Opções (variável) Security, source route, record route, stream id (used for voice) for reserved resources, timestamp recording Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Campos do IP Padding (variável) Faz com que o header seja múltiplo de 4 Data (variável) Data + header < 65,535 bytes Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Type of Service TOS (Type of Service) Especifica como o Datagrama deve ser tratado Divisão Original Precedence D T R Unused 0 3 4 5 6 – Precedence: importância do datagrama – D: baixo atraso – T: alto throughput – R: alta confiabilidade Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Type of Service Valores possíveis – Bits 0-2: Precedence • 111 Network control. • 110 Internetwork control. • 101 CRITIC/ECP. • 100Flash override. • 011 Flash. • 010 Immediate. • 001Priority. • 000Routine. – Bit 3: Delay • 0 Normal delay. • 1 Low delay. → Bit 4: Throughput 0 Normal throughput. 1 High throughput. → Bit 5: Reliability 0 Normal reliability. 1 High reliability. → Bits 6-7: Reserved for future use. Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Type of Service Problema – Difícil para a Internet atender as solicitações de tipo de serviço – Então passa a ser usado como uma “dica” para algoritmos de roteamento não como uma demanda Em 1990 o IETF redefiniu o “service type” para acomodar os “differentiated services” CODEPOINT Unused 0 6 Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Type of Service – Compatibilidade Distinção entre os bits do codepoint Se os últimos 3 bits (codepoint) contém 0 (zero) – São definidas 8 classes de serviços que seguem a definição original – Precedência especial: 6 e 7 • Roteador deve implementar ao menos 2 esquemas – Baixa prioridade – Alta prioridade • 3 bits em 0 e precedência 6 ou 7: alta prioridade Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 IP Options O campo de opções do protocolo IP é opcional – Inicia após o endereço do destino – Pode estender o header do IP até o tamanho máximo de 60 bytes Formato do campo de opções COPY OPTION CLASS OPTION NUMBER 0 1 3 Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 IP Options Copy (1 bit) – Controla como os roteadores tratam as opções durante o processo de fragmentação Option Class (2 bits) – Especifica a classe geral de opções 0 Controle da rede ou datagrama 1 2 3 Reservado Depuração Reservado Option Class Descrição Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 IP Options Option Number (5 bits) – Especifica uma classe específica dentre da classe geral Option Number Descrição 1 2 3 7 8 9 11 12 4 18 No operation Security Loose Route Recorde Route Stream Identifier Strict Source Route MTU Probe MTU Reply Timestamp Traceroute Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Record Route Option Provê uma forma de monitorar como os datagramas são roteados Cada roteador que “roteia” o datagrama acrescenta seu endereço IP ao campo de opções CODE LENGTH POINTER FIRST IP ADDRESS SECOND IP ADDRESS ... 0 8 16 24 31 copy + option class + option number = CODE (1 byte) Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Code e Pointer • Code ( 8 bits) – Representa os campos copy, option class e option number • Exemplo: copy = 0, option class = 0, option number = 7 code = 7 copy = 1, option class = 0, option number = 9 code = 137 • Pointer (8 bits) – Aponta para próxima área a ser preenchida ou “consultada” – Deve ser alterada pelo host ou roteador que manipula dados do campo de opções Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Source Route Option • Source Route – Strict Source Route: rota exata a ser seguida – Loose Source Route: deve passar pelo menos por um dos roteadores CODE LENGTH POINTERIP ADDRESS OF FIRST HOPE IP ADDRESS OF SECOND HOPE ... 0 8 16 24 31 copy + option class + option number = CODE (1 byte) Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Timestamp Option • Similar ao Record Route • Inicialmente contém uma lista vazia de roteadores e tempos • Cada roteador acrescenta seus dados CODE LENGTH POINTER OFLOW FLAGS FIRST IP ADDRESS FIRST TIMESTAMP ... 0 8 16 24 31 copy + option class + option number = CODE (1 byte) Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Timestamp Option • Cada entrada na lista contém – IP address (32 Bits) – Timestamp (inteiro de 32 bits)Exemplo: • Pointer (8 bits) – Contador do número de roteador que não puderam acrescentar informações • FLAGS – Controla o formato exato do campo de timestamp Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Timestamp - Flags • Os valores possíveis são Valor das Flags Descrição 0 1 3 Registre apenas o timestamp, omita o endereço de IP Acrescente o endereço IP e após o timestamp Endereços IP são especificados pela origem. O roteador só irá registrar seu timestamp se o próximo IP na lista for o seu Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Fragmentação • Cada padrão de rede tem um MTU diferenciado – Ethernet: 1500 bytes – ATM: 53 bytes – FDDI: 4500 bytes – ... • Datagramas maiores do que a MTU da rede devem ser fragmentados Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Fragmentação • Cada fragmento recebe uma cópia do header IP do datagrama original e uma porção de dados Header IP Dados Header IP Dados Frag #1 Header IP Dados Frag #1 Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Fragmentação • No header IP dos fragmentos alteram-se os campos – Flags, Fragment Offset, Total Length Header IP Dados Header IP Dados Frag #1 Header IP Dados Frag #1 Fr ag m en to s Original ID = xxxx DF = 0 MF =1 OFSSET = 0 ID = xxxx DF = 0 MF = 0 OFSSET = 0+Tam FRAG #1 Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Fragmentação - exemplo R1 R2 MTU = 1500 bytes MTU = 1000 bytes MTU = 1500 bytes 1 Datagrama Origem 3000 bytes 3 fragmentos de 1000 bytes 3 fragmentos de 1000 bytes ID = 12345, DF = 0 MF = 0 Offset = 0, len = 3000 ID = 12345, DF = 0 MF = 1 Offset = 0, len = 1000 ID = 12345, DF = 0 MF = 1 Offset = 1000, len = 1000 ID = 12345, DF = 0 MF = 0 Offset = 2000, len = 1000 ID = 12345, DF = 0 MF = 1 Offset = 0, len = 1000 ID = 12345, DF = 0 MF = 1 Offset = 1000, len = 1000 ID = 12345, DF = 0 MF = 0 Offset = 2000, len = 1000 Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Fragmentação com DF = 1 R1 MTU = 1500 bytes MTU = 1000 bytes 1 Datagrama Origem 3000 bytes 0 fragmentos Retorno ICMP ID = 12345, DF = 1 MF = 0 Offset = 0, len = 3000 ID = 12345, DF = 1 MF = 0 Offset = 0, len = 3000 Datagrama Descartado !!! ICMP – Destination Unreachable Fragmentation Neede and DF = 1 ICMP – Destination Unreachable Fragmentation Neede and DF = 1 Recebido pela origem do datagrama Se Offse t == 0 icmp Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Remontagem • Fragmentos são remontados somente no destino – Roteadores intermediários não devem remontar datagramas • Gasto de memória e processamento • Comutação de pacotes = fragmentos com rotas diferenciadas • Tempo máximo para remontagem – Se faltam fragmentos e o tempo se esgota, os fragmentos são descartados – Destino envia para origem um ICMP de Time Exceeded Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 Fragmentação & Remontagem Origem N. 7 N. 4 N. 3 N. 2 N. 1 Destino N. 7 N. 4 N. 3 N. 2 N. 1 Protocolos de Redes e de Computadores AULA 06 AVANCE PARA FINALIZAR A APRESENTAÇÃO.
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