Redes de Computadores 07 Camada de Rede

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Redes de Computadores
A Camada de Rede
Redes de Computadores
Prof. Arthur
arthur@unip.br
2017
O Modelo de Referência TCP/IP
A Camada de Rede
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A Camada de Rede
Visa garantir que a sub-rede seja capaz de transportar o tráfego demandado.
É uma questão global que envolve o comportamento de todos os hosts, todos os roteadores, todos os buffers nos roteadores e tudo o que está envolvido no processo de comunicação.
3. Controle de Congestionamento
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Quando o número de pacotes entregues à sub-rede pelos hosts está dentro da sua capacidade de transporte, eles são todos entregues (exceto alguns que sofram com erros de transmissão), e o número entregue é proporcional ao número enviado.
3. Controle de Congestionamento
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A Camada de Rede
3. Controle de Congestionamento
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�
�
Pacotes entregues�
Pacotes enviados�
Capacidade máxima de transporte da sub-rede�
Perfeita�
Desejável�
Congestionada�
A Camada de Rede
Na situação de congestionamento os roteadores não conseguem dar vazão aos pacotes recebidos e perdem parte deles. No limite, nenhum pacote é entregue.
3. Controle de Congestionamento
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Causas possíveis:
3. Controle de Congestionamento
Roteadores lentos ou sobrecarregados.
A vazão das linhas de entrada é maior que aquela das linhas de saída.
Várias linhas de entrada direcionam pacotes para uma única linha de saída, e não buffers suficientes no roteador para armazenar os pacotes.
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Causas possíveis:
3. Controle de Congestionamento
Quando o roteador de destino descarta um pacote por estar congestionado, o roteador de origem retransmite o pacote várias vezes até que ele seja aceito pelo roteador de destino, gerando mais congestionamentos no destino e na origem.
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3. Controle de Congestionamento
A solução do congestionamento tem de ser global para a rede e não somente para um roteador isolado.
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As soluções podem ser agrupadas em duas categorias:
3. Controle de Congestionamento
Loops Abertos
Loops Fechados
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Soluções em Loops Abertos:
3. Controle de Congestionamento
Tentam resolver o problema com um bom projeto.
Uma vez que o sistema esteja em operação, não são feitas correções nos processos ativos.
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Soluções em Loops Abertos:
3. Controle de Congestionamento
Ferramentas utilizadas:
Decidir quando aceitar mais tráfego.
Decidir quando e quais pacotes serão descartados.
Programar decisões nos pontos da rede.
As ações são efetivadas sem levar em conta o estado atual da rede.
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Soluções em Loops Fechados:
3. Controle de Congestionamento
Monitorar o sistema para detectar quando e onde ocorreu congestionamento.
Enviar essas informações para lugares onde alguma providência possa ser tomada.
Ajustar a operação do sistema para corrigir o problema.
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Políticas de Prevenção de Congestionamento em Loops Abertos:
3. Controle de Congestionamento
Esses sistemas são projetados para minimizar antecipadamente o congestionamento, em vez de deixar que ele ocorra para depois reagir ao fato.
Para isto há a necessidade de adotar políticas apropriadas em várias camadas.
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Políticas de Prevenção de Congestionamento em Loops Abertos:
3. Controle de Congestionamento
Na camada de Enlace de Dados
Política de retransmissão.
Política de cache fora de ordem.
Política de confirmação.
Política de controle de fluxo.
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Políticas de Prevenção de Congestionamento em Loops Abertos:
3. Controle de Congestionamento
Na camada de Enlace de Dados
Política de retransmissão:
Trata da rapidez com que um transmissor chega ao timeout e do que ele transmite no timeout.
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Políticas de Prevenção de Congestionamento em Loops Abertos:
3. Controle de Congestionamento
Na camada de Enlace de Dados
Política de cache fora de ordem:
Se os receptores costumam descartar todos os pacotes fora da ordem, esses pacotes terão de ser retransmitidos mais tarde, criando carga extra na sub-rede.
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Políticas de Prevenção de Congestionamento em Loops Abertos:
3. Controle de Congestionamento
Na camada de Enlace de Dados
Política de confirmação:
Se cada pacote for confirmado imediatamente, os pacotes de confirmação irão gerar tráfego extra.
Se as confirmações forem armazenadas (para serem enviadas acopladas ao tráfego inverso) poderão ocorrer interrupções e retransmissões extras.
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Políticas de Prevenção de Congestionamento em Loops Abertos:
3. Controle de Congestionamento
Na camada de Enlace de Dados
Política de controle de fluxo:
Um esquema de controle de fluxo rigoroso (por exemplo, uma janela pequena) reduz a taxa de dados e, portanto, ajuda a combater o congestionamento.
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Políticas de Prevenção de Congestionamento em Loops Abertos:
3. Controle de Congestionamento
Na camada de Rede
Circuitos virtuais x datagramas na sub-rede.
Política de serviço e de enfileiramento de pacotes.
Política de descarte de pacotes.
Algoritmo de roteamento.
Gerenciamento da duração do pacote.
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Políticas de Prevenção de Congestionamento em Loops Abertos:
3. Controle de Congestionamento
Na camada de Transporte
Política de retransmissão.
Política de cache fora de ordem.
Política de confirmação.
Política de controle de fluxo.
Determinação de timeout.
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Políticas de Prevenção de Congestionamento em Loops Fechados:
3. Controle de Congestionamento
Uma técnica muito utilizada para impedir que um congestionamento que já tenha começado se torne pior é o controle de admissão.
Uma vez que tenha ocorrido congestionamento, nenhum outro CV será estabelecido até que o problema tenha passado. Portanto, todas as tentativas de estabelecer novas conexões falharão. 
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Políticas de Prevenção de Congestionamento em Loops Fechados:
3. Controle de Congestionamento
Suponha que o host ligado ao roteador A queira estabelecer uma conexão com o host ligado ao roteador B.
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�
�
�
�
A Camada de Rede
3. Controle de Congestionamento
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�
B
Congestionamento�
A
Congestionamento�
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Políticas de Prevenção de Congestionamento em Loops Fechados:
3. Controle de Congestionamento
Caso esta conexão estivesse programada para passar por um dos roteadores congestionados pode-se redesenhar a sub-rede, para evitar esta situação. 
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3. Controle de Congestionamento
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�
B
Congestionamento�
A
Congestionamento�
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3. Controle de Congestionamento
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�
Circuito Virtual�
B
A
A Camada de Rede
Um datagrama IP consiste de duas partes:
O Protocolo IP
O cabeçalho contém as informações de controle do IP, e o campo de texto contém um segmento do arquivo transmitido.
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�
Cabeçalho�
Texto�
A Camada de Rede
Cabeçalho:
O Protocolo IP
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�
Versão do protocolo�
Identificação do datagrama�
FO�
Comprimento total
do datagrama�
IHL�
Tipo de serviço�
MF�
DF�
Tempo de vida
(em hops)�
Protocolo�
Soma de verificação�
Endereço de origem�
Endereço de destino�
Opções�
A Camada de Rede
Cabeçalho:
O Protocolo IP
IHL: tamanho do cabeçalho, em quantidade de palavras de 32 bits.
Tipo de serviço: o host informa à sub-rede os padrões de confiabilidade e velocidade desejados. 
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�
Versão do protocolo�
Comprimento total
do datagrama�
IHL�
Tipo de serviço�
A Camada de Rede
Cabeçalho:
O Protocolo IP
DF (Don’t Fragment): não fragmente o datagrama pois a máquina de destino não poderá recompô-lo.
MF (More Fragments): todos os fragmentos de um datagrama possuem este flag, exceto o último.
FO (Fragment Offset): número do fragmento de um determinado datagrama.
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�
Identificação do datagrama�
FO�
MF�
DF�
A Camada de Rede
Cabeçalho:
O Protocolo IP
Protocolo: informa à camada de Rede o processo de Transporte que deverá ser aplicado ao datagrama: TCP ou UDP.
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�
Tempo de vida
(em hops)�
Protocolo�
Soma de verificação�
A Camada de Rede
Cabeçalho:
O Protocolo IP
Opções:
Nível de segurança do datagrama.
Sequência de endereços IP entre a origem e o destino.
Lista mínima de roteadores pelos quais o pacote deve percorrer.
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�
Opções�
A Camada de Rede
Cabeçalho:
O Protocolo IP
Opções (continuação):
Os roteadores ao longo do trajeto devem anexar seu endereço IP ao campo “Opções” para análise do administrador da rede.
Timestamp – Os roteadores ao longo do trajeto devem anexar a data e a hora na qual o pacote transitou por eles.
Etc.
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�
Opções�
*
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A Camada de Rede
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arthur@unip.br
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