Trabalho camada de rede

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ESTACIO FAP
Leandro Barbosa Rayol Pereira
Matricula: 201501403559
PROTOCOLOS DA CAMADA DE REDES
Belém – Pará
24/08/17
Protocolos da Camada de Redes
Camada de Redes
Na comunicação entre as redes é necessário de alguns requisitos para fornecer conectividade e seleção de caminho entre transmissor e receptor. Na camada de enlace, a comunicação é possível, pois transmissor e receptor estão na mesma rede. Já na camada de rede uma comunicação entre ambos é realizada host a host, ou seja, numa rede com diversos roteadores a comunicação é feita através de pares de roteadores.
O principal aspecto que deve ser observado nessa camada é a execução do roteamento dos pacotes entre fonte e destino, principalmente quando existem caminhos diferentes para conectar entre si dois nós da rede. Em redes de longa distância é comum que a mensagem chegue do nó fonte ao nó destino passando por diversos nós intermediários no meio do caminho e é tarefa do nível de rede escolher o melhor caminho para essa mensagem. 
A escolha da melhor rota pode ser baseada em tabelas estáticas, que são configuradas na criação da rede e são raramente modificadas; pode também ser determinada no início de cada conversação, ou ser altamente dinâmica, sendo determinada a cada novo pacote, a fim de refletir exatamente a carga da rede naquele instante. Se muitos pacotes estão sendo transmitidos através dos mesmos caminhos, eles vão diminuir o desempenho global da rede, formando gargalos. O controle de tais congestionamentos também é tarefa da camada de rede. 
As funções exercidas na camada de rede do modelo OSI são: descoberta e seleção de rotas Comutação de pacotes Controle de sequência de pacotes, Detecção de erro End-to-end dos dados (a partir do emissor para o receptor de dados), Controle de congestionamento Controle de fluxo Portal de serviços
Neste contexto, estudaremos o protocolo IP que executa a tarefa básica de levar pacotes de dados da origem para o destino e suas funções básicas como interconexão, endereçamento e roteamento. Além dele, veremos também outros da mesma camada como o ICMP (usado para transmitir informação de diagnóstico sobre a transmissão IP) que é colocado acima do IP mas executam funções da camada de rede. 
IP (Internet Protocol)
O protocolo IP é um dos protocolos mais importantes da Internet, porque permite a elaboração e o transporte dos datagramas IP sem, contudo, assegurar a entrega dos pacotes de dados. O protocolo IP trata os datagramas IP independentemente, definindo a sua representação, seu encaminhamento e seu envio. O protocolo IP determina o destinatário da mensagem graças a três campos, quais sejam o campo endereço IP, que é o endereço do computador, o campo máscara de sub-rede, que permite ao endereço IP determinar a parte do endereço que se refere à rede e o campo gateway estreita por padrão, que permite ao protocolo Internet saber qual o computador que vai receber o datagrama, caso o computador de destino não esteja na rede local.
Um endereço IP é o número que identifica exclusivamente um dispositivo conectado à uma rede TCP/IP. Esse endereço é formado por uma sequência de números compostos de 32 bits, divididos em 4 grupos de 8 bits que recebem o nome de octeto, porque cada um deles tem oito posições quando visualizados na forma binária. 
Através do endereço IP, podemos identificar a região ou país do qual um computador está conectado à internet. Não se deve confundi-lo com endereço MAC, que é um número hexadecimal fixo atribuído pelo fabricante da placa de interface de rede, e operam na camada 2 do modelo OSI, enquanto que o endereço IP pode ser fixo como também mudar a cada conexão, atuando na camada 3 do modelo OSI, permitindo que um computador possa localizar outro computador na rede.
O endereçamento IP é dividido em duas partes, sendo a primeira responsável por identificar a rede à qual o computador está conectado, e a segunda é utilizada para identificar os Hosts que pertencem à rede. Para permitir uma maior gama de endereços IP, o endereçamento foi dividido em cinco classes diferentes, que utilizam a nomenclatura A, B, C, D e E para identificá-las. Em uma rede de classe A, o primeiro octeto é atribuído para identificar a rede e os três últimos identificam os Hosts. Nesta classe o primeiro octeto é um número entre 1 e 126. O endereço pertencente à classe A foi projetado para suportar até 16.777.214 hosts.
Na classe B, os dois primeiros octetos identificam a rede e os dois últimos identificam os hosts. Nesta classe o primeiro octeto está entre os números 128 e 191. O endereço de classe B endereçar até 65.534 hosts
Na classe C, os três primeiros octetos identificam a rede e o último octeto identifica os hosts. Nesta classe o primeiro octeto está entre os números 192 e 223. É possível endereçar até 254 hosts sendo este endereço projetado para suportar redes pequenas.
Os campos do Protocolo IP são:
Versão (4bits): trata-se da versão do protocolo IP utilizada para verificar a validade do datagrama. Ela é codificada em 4 bits.
Comprimento de cabeçalho ou IHL, trata-se do número de palavras de 32 bits que constitua o cabeçalho, este campo é codificado em 4 bits.
Tipo de serviço (8 bits): indica a maneira segundo a qual o datagrama deve ser tratado.
Comprimento total (16 bits): indica a dimensão total do datagrama em bytes. Utilizado juntamente com a dimensão do cabeçalho, este campo permite determinar onde estão situados os dados.
Identificação, bandeiras (flags) e deslocamento de fragmento são campos que permitem a fragmentação dos datagramas, e que serão explicados abaixo.
Tempo de vida TTL (Time To Live (8 bits) este campo indica o número máximo de switches através dos quais o datagrama pode passar. Assim, este campo é reduzido a cada passagem no roteador, quando este atinge o valor crítico de 0, o roteador destrói o datagrama. Isto evita o congestionamento da rede pelos datagramas perdidos.
Protocolo (8 bits): este campo, em codificação decimal, permite saber de que protocolo procede o datagrama. Alguns tipos de protocolo e seus respectivos códigos são ICMP, IGMP, TCP e UDP
controle do cabeçalho (header checksum 16 bits): este campo contém um valor codificado de 16 bits, que permite controlar a integridade do cabeçalho a fim de determinar se este não foi alterado durante a transmissão. 
Endereço IP de origem(32 bits): este campo representa o endereço IP do computador emissor e permite que o destinatário responda.
Endereço IP de destino (32 bits): endereço IP do destinatário da mensagem.
ICMP (Internet Control Message Protocol)
O protocolo ICMP é um protocolo que permite gerenciar as informações relativas aos erros nas máquinas conectadas. Devido aos poucos controles que o protocolo IP realiza, ele não corrige estes erros, mas os mostra para os protocolos das camadas vizinhas. Assim, o protocolo ICMP é usado por todos os roteadores para assinalar um erro, chamado de Delivery Problem.
ICMP não é um protocolo de transporte que envia dados entre sistemas.
Embora o ICMP não seja usado regularmente em aplicativos de usuários finais, ele é usado pelos administradores de rede para solucionar problemas de conexões de Internet em utilitários de diagnóstico, incluindo ping e traceroute.
Um dos principais protocolos do pacote de protocolo da Internet, o ICMP é usado por roteadores, dispositivos intermediários ou hosts para comunicar informações de erro ou atualizações para outros roteadores, dispositivos intermediários ou hosts. O amplamente utilizado IPv4 e o mais novo IPv6 usam versões semelhantes do protocolo ICMP. 
As mensagens ICMP são transmitidas como datagramas e consistem em um cabeçalho IP que encapsula os dados ICMP. Os pacotes ICMP são pacotes IP com ICMP na parte de dados IP. As mensagens ICMP também contêm todo o cabeçalho IP da mensagem original, então o sistema final sabe qual pacote falhou.
Qualquer computador que utilize o protocolo IP precisa aceitar as mensagens ICMP e alterar o seu comportamentode acordo com o erro relatado. Os gateways (roteadores) devem também estar programados para enviar mensagens ICMP quando receberem pacotes que provoquem algum tipo de erro ou detectarem algum problema listado no protocolo ICMP.
O ICMP é transportado no campo de dados do pacote IP e identificado como tipo de protocolo “1” pelo cabeçalho do IP. As principais mensagens de erro ou informacionais do ICMP geralmente são enviadas automaticamente em uma das seguintes
Um pacote IP não consegue chegar ao seu destino, por exemplo, quando o tempo de vida (TTL) do pacote está expirado Esta mensagem é o tempo de vida expirado ou “time exceeded”.
O roteador não consegue retransmitir os pacotes na frequência adequada, ou seja, o roteador está congestionado 
 O roteador indica uma rota melhor para o host que está enviando pacotes Quando um host de destino ou rota não está alcançável Quando o host ou o roteador descobrem um erro de sintaxe no cabeçalho do IP 
As mensagens de erro ICMP são transportadas na rede sob a forma de datagrama, como qualquer dado. Assim, as mensagens de erro podem elas mesmas estar sujeitas a erros. Contudo, no caso de erro num datagrama que transporta uma mensagem ICMP, nenhuma mensagem de erro é emitida para evitar um efeito 'bola de neve' no caso de incidente na rede.