Camada de Internet

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Trabalho de Redes
Equipe: Adriano Gutemberg, Danilo Correia, Pedro Emanuel
Professor: Isaac Bandeira
Camada de Internet - Redes
A camada de internet, também chamada de inter-rede, é equivalente à
camada de redes no modelo OSI. Por envolver todos os roteadores de uma rede, os
protocolos desta camada estão entre os mais desafiadores da pilha de protocolos.
Sendo uma das camadas do modelo TCP/IP, que tem por função principal
fornecer conectividade, entre máquinas próximas por intermédio de um protocolo IP,
podendo haver conexão na mesma rede ou em outras diferentes, realizando a
entrega de pacotes entre dois hosts de rede. O IP age como um identificador da
máquina e conexão situadas. Caso haja endereçamento nos níveis inferiores, será
necessário fazer um mapeamento capaz de converter o endereço IP para um
endereço do nível correspondente.
Encaminhamento, endereçamento, interconexão de rede, tratamento de
erros, fragmentação de pacotes, controle de congestionamento e sequenciamento
de pacotes são as funções desta camada. Como componentes da camada em
questão, temos o hardware, as especificações e características de cada
equipamento , conectores, interfaces que podem ser mecânicas ou elétricas, os
níveis de tensão, taxas de transmissão, entre muitas outras características físicas.
Há vários protocolos existentes e que operam nesta camada como: IP, ICMP,
ARP, RARP. Porém, o protocolo IP é considerado o mais importante da camada de
internet por ser o responsável por realizar a comunicação das redes. Há também, os
protocolos de enlace por redes locais, as chamadas LANs e outros que são
utilizados para redes que não estão próximas, os WANs.
O papel da camada de rede é aparentemente simples - transportar pacotes
de um hospedeiro remetente a um hospedeiro destinatário, para cumprir esse papel
são destacadas as funções de Repasse e Roteamento:
Repasse. Quando um pacote chega ao enlace de entrada de um roteador,
este deve conduzi-lo até o enlace de saída apropriado, utilizando o endereçamento
através do Protocolo de Internet(IP) para localizar o destino.
No roteamento são encontrados os algoritmos de roteamento que determinar
a rota ou o caminho tomado pelos pacotes ao fluírem de um remetente a um
destinatário, estes algoritmos fazem a abstração da rede de computadores em um
grafo com nós e enlaces, nesse contexto podemos destacar a rica teoria do
roteamento de caminho mais curto em grafos. Nos algoritmos de de roteamento há
duas abordagens amplas: Centralizada ou global, onde cada nó obtém o
mapeamento completo da rede e aplica independentemente o algoritmo de
roteamento de caminho mais curto; E descentralizada, na qual nós individuais têm
apenas um quadro parcial da rede inteira e, mesmo assim, trabalham em conjunto
para entregar pacotes ao longo das rotas mais curtas.
Devido a possibilidade de um roteador necessitar processar ao vários fluxos
de pacotes entre diferentes pares origem-destino ao mesmo tempo, os projetistas
entenderam que o roteador deve ser responsabilizado pelas tarefas mais simples
possíveis. Avaliando de maneira mais lógica o ideal seria não monitorar fluxos
individuais, e sim tomar decisões de roteamento com base exclusivamente em
endereços de destino hierarquicamente estruturados nos datagramas.
Possíveis formas de facilitar a tarefa do roteador, são:
➔ Utilização de uma camada de rede de datagramas, em vez de uma camada
de rede de circuitos virtuais;
“Um circuito virtual (CV) consiste em (1) um caminho
(isto é, uma série de enlaces e roteadores) entre
hospedeiros de origem e de destino, (2) números de
CVs, um número para cada enlace ao longo do
caminho e (3) registros na tabela de repasse em cada
roteador ao longo do caminho. Um pacote que pertence
a um circuito virtual portará um número de CV em seu
cabeçalho…” (KUROSE, ROSS, 2013).
Segundo Kurose e Ross (2013), em redes de datagramas,
quando um sistema for enviar um pacote, o pacote será marcado com
o endereço do sistema destino e enviado para dentro da rede, ao ser
transmitido a partir da origem ao destino, um pacote passa por uma
série de roteadores. Cada um dos roteadores usa o endereço de
destino do pacote para repassá-lo, cada roteador tem uma tabela de
repasse, onde mapeia endereços de destino para interfaces de
enlaces; quando um pacote chega ao roteador, este usa o endereço de
destino do pacote para procurar a interface de enlace de saída
apropriada na tabela de repasse e por fim o roteador transmite o
pacote para aquela interface de enlace de saída.
➔ Utilização de um cabeçalho aprimorado de tamanho fixo (como no IPv6), ou
eliminação da fragmentação (também feita no IPv6) e o fornecimento de um
único serviço de melhor esforço.
Um pacote de camada de rede é denominado um datagrama.
Número da Versão - São especificados por 4 bits, onde esses definem a versão do
protocolo IP do datagrama.
Comprimento do Cabeçalho (IHL) - O comprimento do campo é de 16 bits, então o
comprimento total de um datagrama IPv4 é de no máximo 65.535 (216 - 1) bytes, dos
quais 20 a 60 são do cabeçalho e o restante é destinados a dados originário da
camada superior.
Tipo de serviço - Os bits type of service (TOS) servem para diferenciar os diferentes
tipos de datagrama (que requerem, particularmente, baixo atraso, alta vazão ou
confiabilidade).
Comprimento do datagrama - É o comprimento total do datagrama IP (cabeçalho
mais dados) medido em bytes.
Comprimento dos dados = comprimento total - comprimento do cabeçalho
Identificador, flags, deslocamento de fragmentação - Determinam a fragmentação do
Protocolo de Internet.
Tempo de Vida - Time to Live ou TTL serve para que o datagrama não fique
circulando na rede para sempre.
Protocolo - Usando somente quando o datagrama IP chega no destino.
Soma de verificação do cabeçalho - Auxilia o roteador na detecção de erros de bits
em um datagrama recebido.
Endereços IP de origem e de destino - É o endereço criado por um datagrama,
quando a origem cria o datagrama.
Opções - Permite que haja uma extensão no cabeçalho IP caso necessário.
Dados - Os dados do datagrama IP contém o segmento da camada de transporte
(TCP ou UDP), que serão entregues no destino. Além disso, o campo de dados
pode carregar mensagens ICMP.
Número da Versão - São especificados por 4 bits, onde esses definem a versão do
protocolo IP do datagrama.
Classe de Tráfego - Tem função parecida com o time of service visto no IPv4, ou
seja, tem a função de diferenciar os tipos dos datagramas.
Rótulo de Fluxo - É um campo de 20 bits que serve para identificar o fluxo do
datagrama.
Comprimento da carga útil - É um campo de 16 bits tratado como número inteiro que
determina o número de bytes do datagrama IPv6.
Próximo cabeçalho - Serve para identificar qual protocolo os dados serão entregues,
seja TCP ou UDP.
Limite de saltos - O conteúdo desse campo é retirado em 1 de acordo o datagrama
for repassado em um roteador, e quando chega a zero o datagrama é descartado.
Endereços de origem e de destino - Simplesmente o endereço IPv6 de 128 bits é
utilizado para identificar a origem do datagrama e o destino.
Dados - É a parte do conteúdo do datagrama e quando chega ao destino é extraída
do datagrama.
Mudanças mais importantes em relação ao datagrama do IPv4: Capacidade de
endereçamento expandida, Cabeçalho aprimorado de 40 bytes, Rotulação de fluxo e
prioridade, Fragmentação/remontagem..
O ICMP, Internet Control Message Protocol ou em tradução livre
Protocolo de Controle de Mensagens de Internet é um protocolo com permissão
de gerenciamento de informações que estão relacionadas com erros de
máquinas em conexão. Esse protocolo não chega a corrigir esses erros, porém
os revela para outros protocolos. Frequentemente é considerado parte do IP,
mas, em termos de arquitetura, está logo acima, pois mensagens ICMP são
carregadas dentro de datagramas IP. Isto é, mensagens ICMP são carregadas
como carga útil IP, exatamente como segmentos TCP ou UDP, que também o
são. De maneira semelhante, quando um hospedeiro recebe um datagramaIP
com ICMP especificado como protocolo de camada superior, ele demultiplexa o
conteúdo do datagrama para ICMP, exatamente como demultiplexar o conteúdo
de um datagrama para TCP ou UDP.
Os protocolos de roteamento da Internet - Roteamento intra-AS na Internet:
➔ RIP
◆ É usado para determinar como é rodado o roteamento dentro de
um sistema autônomo (AS). Esses protocolos são também
conhecidos como protocolos de rotadores internos (IGP —
interior gateway protocols).
➔ OSPF
◆ É um protocolo aberto, o que significa que suas especificações
são de domínio público; suas especificações podem ser
encontradas na RFC número 1247, além de ser um protocolo
baseado no algoritmo SPF, também chamado de algoritmo de
Dijkstra, nome de seu criador.
◆ Do tipo link-state, que envia avisos sobre o estado da conexão a
todos os outros roteadores em uma mesma área hierárquica.
Informações sobre interfaces ligadas, métrica usada e outras
variáveis são incluídas nas LSAs.
➔ BGP
◆ É um protocolo de roteamento entre os sistemas autônomos
(AS) na Internet.
◆ Permite que cada sub-rede anuncie sua existência ao restante
da Internet. Sem ele, uma simples pesquisa ou troca de emails
não seriam possíveis.
REFERÊNCIAS:
PINHEIRO, Gil. Introdução ao Protocolo TCP/IP. UNIVERSIDADE DO ESTADO DO
RIO DE JANEIRO FACULDADE DE ENGENHARIA DETEL-DEPARTAMENTO DE
ELETRÔNICA E TELECOMUNICAÇÕES. Rio de Janeiro, 01 de out. de 2011.
Disponível em: http://www.lee.eng.uerj.br/~gil/redesII/TCP-IP.pdf. Acesso em: 25 de
mar. 2021
Redes de computadores e a Internet: uma abordagem top-down. James F. Kurose,
Keith W. Ross ; tradução Daniel Vieira; revisão técnica Wagner Luiz Zucchi. – 6. ed.
– São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2013. Título original: Computer
networking: a top-down approach