Protocolo de rede

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12/04/2018
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PROTOCOLOS DE REDES
AULA 06
Danilo C. Pereira
Camada de Rede
Objetivos
• Princípios da camada de rede
• Protocolo IP
• Endereçamento global
Motivação para Interconexão
• Diferente tecnologias de rede possuem
diferentes características:
– LANs: alta velocidade, pequena distância
– WANs: comunicação em uma grande área
• Não existe uma única tecnologia que seja
melhor em todos os casos
Motivação para Interconexão
• É comum uma grande organização ter várias
redes físicas, cada uma adequada a um tipo
de ambiente
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Funções Básicas da Camada de 
Rede
• Repasse
– Passagem de uma pacote que chega ao enlace de
entrada de um roteador para o enlace de saída
apropriado
Funções Básicas da Camada de 
Rede
• Roteamento
– A camada de rede deve determinar a rota ou o
caminho tomado pelos pacotes ao fluírem de um
remetente a um destinatário.
– Os algoritmos que calculam esses caminhos são
denominados algoritmos de roteamento
Visão Geral da Camada de Rede Serviços Oferecidos à Camada de Rede
• Os serviços devem ser independentes da
tecnologia dos roteadores
• A camada de Transporte deve ser isolada do
número, do tipo e da topologia dos roteadores
presentes
Serviços Oferecidos à Camada de 
Rede
• Os endereços de rede que se tornaram
disponíveis para a camada de transporte
devem usar um plano de numeração
uniforme, mesmo nas LANs e WANs
Serviço Orientado à Conexão x Sem Conexão
• Os roteadores devem apenas rotear pacotes
(comunidade Internet)
– Sub-rede não é confiável
– Os hosts devem fazer controle de erro e fluxo
– SEND PACKET e RECEIVE PACKET
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Serviço Orientado à Conexão x Sem Conexão
• Sub-rede deve fornecer um serviço orientado
a conexões confiável (Telecomunições)
– Qualidade de serviço
– Tráfego de voz e vídeo
Componentes Principais da 
Camada de Rede
• Protocolo IP
– Forma de endereçamento
– Formato do datagrama
– Convenção de Empacotamento
Componentes Principais da 
Camada de Rede
• Protocolos de roteamento
– Elaboração de tabelas de roteamento
– Determinação de rotas
– Conhecidos:
• PIP, OSPF e BGP
Componentes Principais da 
Camada de Rede
• Protocolo ICMP
– Reportar erros e sinalização entre
roteadores
Protocolo IP
• Define uma única rede virtual sobre diferentes
plataformas de hardware utilizando
endereçamento IP
Protocolo IP
• Funções
– rotear pacotes
– fragmentar
– tratar qualidade de serviço (QoS)
– enviar e receber mensagens de erros e controle
utilizando ICMP
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Modelo de Serviço IP
• Sem conexão (baseado em datagrama);
• Entrega pelo melhor esforço (best effort, não
confiável);
– Pacotes são perdidos
– Pacotes entregue fora de ordem
– Cópias duplicadas de pacotes
– Pacotes podem atrasar muito
Datagrama IP
• Unidade básica de transferência na internet
• Possui cabeçalhos com endereços IP fonte e 
destino
• Área de dados e demais campos
Formato do Datagrama IPv4
32 bits
32 bits
Tamanho variável, em geral, um 
segmento UDP ou TCP
Cabeçalho IP
• Versão
– Controla a versão do protocolo
• Comprimento do cabeçalho
– Tamanho do cabeçalho em palavras de 32 bits
– Mínimo 5 (20 bytes)
– Máximo 15 (60 bytes)
Cabeçalho IP
• Tipo de Serviço
– Teve diversas definições no decorrer dos anos
– Permitir que os pacotes sejam tratados de modo
diferente
– Campo de 8 bits
• Tamanho do Datagrama
– Todo o datagrama
– Máximo 65.535 bytes (16 bits)
Cabeçalho IP
• Identificador
– Identificação da fragmentação
• Flags (DF)
– Não fragmentar
• Flags (MF)
– Mais fragmentos
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Cabeçalho IP
• Deslocamento de Fragmentação
• Tempo de Vida
• Protocolo da Camada Superior
– Protocolo da camada de transporte
• Soma de Verificação
– Confere apenas o cabeçalho
Cabeçalho IP
• Opções
– Permite que versões futuras incluam informações
inexistentes no cabeçalho
– Múltiplo de 4 bits
– Originalmente 5 opções
(www.iana.org/assignments/ip-parameters)
Cabeçalho IP
• Opções
Opção Descrição
Security Especifica o nível de segurança do datagrama
Strict source routing Mostra o caminho completo a ser seguido
Loose source routing Apresenta uma lista de roteadores que não devem ser
esquecidos
Record route Faz com que cada roteador anexe seu endereço IP
Timestamp Faz com que cada roteador anexe seu endereço e seu
timbre de hora
Fragmentação e Remontagem
• Cada rede tem um tamanho de MTU
– Maximum Transfer Unit
• Decisões de Projeto
– Fragmente quando necessário (MTU < datagrama)
– Evite fragmentação no host de origem
– Refragmentação, se possível
– Fragmentos são datagramas auto contidos
– Adie a remontagem para o host de destino
– Não recupere fragmentos perdidos
Exemplo
H1 R1 R2 R3 H8
ETH FDDI
PPP IP (376)
PPP IP (512)
PPP IP (512) (512)
ETH IP
ETH IP
(512)ETH IP
(376)
IP (1400) IP (1400)
R1 R2 R3
Ethernet
Fiber Distributed Data Interface
Ponit-to-Point Protocol
Três níveis de Endereçamento
• Nome do Host
FQDN - Full Qualify Domain Name
– brasil.gov.br
• Endereço IP
– 170.246.252.243
• Endereço físico atribuído à interface Endereço
MAC
– Ethernet 00:40:05:A3:1C:E4
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Endereçamento IP
• Esquema de endereçamento Universal
• Contém 32 bits (4 bytes)
• Escrito em 4 octetos, separados por pontos
• Cada octeto vai de 0 a 255 (28 - 1)
– 170.246.252.243
Endereçamento IP
• Divisão do endereço em duas partes
– Endereço da rede
• Identifica a rede onde estão todos os computadores
(hosts) da mesma rede local
– Endereço de host
• Identifica um dispositivo em uma rede local, como um
computador ou um roteador
Endereçamento IP
1.2 1.3 2.2 2.3
1.1 2.1
3.1
Rede Máquina
1 1
1 2
1 3
2 1
2 2
2 3
3 1
Hierarquia de Endereços IP
Prefixo - Identifica a Rede Sufixo - Identifica a máquina
32 bits
Estação Roteador ServidorEthernet
Prefixo - Designação Global - IANA/FAPESP(Brasil)
Sufixo - Designação Local - administrador da rede local
Classes de Endereços IP Espaço de Endereçamento IP
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Computando a Classe de um End. Padrão CIDR
• Motivações
– Esgotamento dos endereços de classe B
– Grande crescimento das tabelas de roteamento
• Utilização de vários endereços IP para uma 
única organização (+ 254 hosts)
• CIDR - Classless Inter Domain Routing
– Agrupar um bloco contíguo de endereços classe C
– Cada bloco de endereços deve ser potência de 2
Exemplo de Endereçamento Algumas Considerações
• O endereço IP esta associado com a interface e não 
com a máquina, identifica uma conexão entre a 
máquina e a rede
• Cada interface tem o seu endereço IP 
• Mudar uma máquina de rede => Mudar endereço IP
• Máquinas com mais de 1 interface é chamada de 
multi-homed (múltiplas conexões de rede)
• Roteador é uma máquina multi-homed mas uma 
máquina multi-homed não é necessariamente um 
roteador
Endereços IP Especiais
• Rede (identificar a rede)
– HostId = 0’s => Exemplo: Endereço Classe A 10.0.0.0
• Broadcast Direcionado à uma rede
– HostId = 1’s => Exemplo: Endereço Classe C 200.238.115.255
• Broadcast Limitado (LAN) - nunca é roteado
– Todos os bits = 1’s => Exemplo: 255.255.255.255
• O endereço desta máquina (inicialização)
– Todos os bits = 0’s => Exemplo: 0.0.0.0
• Loopback (teste de sw de rede)
– NetId = 127, HostID = qualquer => Exemplo: 127.0.0.1
Endereçamento com Sub-redes
• Utilização de um único endereço de rede para 
múltiplas redes físicas 
• Benefícios
– Melhorar o controle sobre o espaço de 
endereçamento (segurança)
– Otimizar o uso dos endereços da classe A e B
– Reduzir o número de entradas nas tabelas de 
roteamento dos roteadores externos12/04/2018
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Endereçamento com Sub-redes
• Utilização de um único endereço de rede para 
múltiplas redes físicas 
• Obtido através da modificação na hierarquia 
do endereço IP
Endereçamento com Sub-redes
• Benefícios
– Melhorar o controle sobre o espaço de 
endereçamento (segurança)
– Otimizar o uso dos endereços da classe A e B
– Reduzir o número de entradas nas tabelas de 
roteamento dos roteadores externos
Endereçamento com Sub-redes
• Dividir a porção do host em duas partes
 SubNetId - Identifica a rede física
 HostId - Identifica o host na rede física
Máscara de Rede
• Serve para “extrair” o endereço de rede de um 
endereço IP através de uma operação AND 
binário
Máscara de rede
• Máscara de 32 bits, regra:
– Bits em 1 representam o Netld e SubNetld;
– Bits em 0 representam o Hostld
– Exemplo:
Endereço IP 150.161.10.20 Classe B
Máscara 255.255.255.0 AND
Endereço de Rede 150.161.10.0
Máscara de Rede
• Operação Binária
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Bits na Máscara de Rede Exemplo Sub-redes
FIM