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Sumário

Camada de Rede                                  Questões de projeto
                                                Algoritmos de roteamento
                                                Algoritmos de controle de
                                                congestionamento
                                                Qualidade de serviço
                                                Interligação de redes
                                                Camada de rede na Internet




                                             Comutação de Pacotes store-
Questões de Projeto                          and-forward

  No desenvolvimento de protocolos           O ambiente de protocolos da camada de
  para a camada de rede, o projetista                          rede
  deve lidar com
    Comutação de pacotes store-and-forward
    Serviços oferecidos à camada de
    transporte
    Serviços sem conexão ou orientados à
    conexão




Serviços oferecidos à camada                 Serviços sem Conexão
de transporte                                (Datagramas)
                                                 Roteamento em uma sub-rede de
  Os serviços são independentes da                         datagramas
  tecnologia de roteadores
  A camada de transporte deve ser
  isolada da topologia dos roteadores
  Endereçamento uniforme
  independente do tamanho das redes
  Serviços sem conexão e orientados à
  conexão




                                                                                     1
Comparação entre redes de
Serviços Orientados à Conexão                        datagramas e circuitos virtuais
   Roteamento em uma sub-rede de
           circuitos virtuais
                                                                     5-4




Algoritmos de Roteamento                             Algoritmos de Roteamento
  Software responsável pela escolha da linha            Conflito entre justiça e otimização
  de saída
    Criação de tabelas de encaminhamento ou
    repasse
  Devem obedecer algumas propriedades
    Simplicidade
    Robustez
    Estabilidade
    Justiça
    Otimização




Algoritmos de Roteamento                             Algoritmos de Roteamento

  Os algoritmos de roteamento podem                    Princípio da otimização
  ser                                                    Se o roteador J estiver no caminho ótimo entre I
                                                         e K, então o caminho ótimo entre J e K estará
    Estáticos                                            na mesma rota
       Escolha das rotas é feita offline e enviada
       para os roteadores
                                                       Consequência
                                                         Conjunto de rotas ótimas de todas as origens
    Dinâmicos (adaptativos)                              para um determinado destino formam uma
       Escolha das rotas é feita com base na             árvore com raiz no destino
       topologia e no tráfego da rede                    Árvore de escoamento
       Assimilam mudanças que possam                     Árvore não contém loops
       eventualmente ocorrer




                                                                                                            2
Princípio da otimização                                                 Algoritmo de Dijkstra
(a) Uma sub-rede (b) Uma árvore de
   escoamento para o roteador B                                           Algoritmo pelo caminho mais curto
                                                                              Curto aqui se refere ao caminho de
                                                                              menor custo
                                                                              O custo pode englobar variáveis como o
                                                                              número de saltos, a distância geográfica,
                                                                              o de menor retardo, etc.




Algoritmo de Dijkstra                                                   Algoritmo de Dijkstra
  Topologia de rede e custo dos enlaces são conhecidos por              1 Inicialização:
  todos os nós                                                          2 N’ = {u}
  Computa caminhos de menor custo de um nó (fonte) para                 3 para todos os nós v
  todos os outros nós                                                   4    se v é adjacente a u
     Fornece uma tabela de roteamento para aquele nó                    5     então D(v) = c(u,v)
  Convergência: após k iterações, conhece o caminho de                  6     senão D(v) = ∞
  menor custo para k destinos                                           7
  Notação:                                                              8 Loop
     C(i,j): custo do enlace do nó i ao nó j. Custo é infinito se não   9 ache w não em N’ tal que D(w) é um mínimo
     houver ligação entre i e j                                         10 acrescente w a N’
     D(v): valor atual do custo do caminho da fonte ao destino V        11 atualize D(v) para todo v adjacente a w e não em N’:
     P(v): nó predecessor ao longo do caminho da fonte ao nó v, isto    12     D(v) = min( D(v), D(w) + c(w,v) )
     é, antes do v
     N’: conjunto de nós cujo caminho de menor custo é                  13 /* novo custo para v é ou o custo anterior para v ou o menor
     definitivamente conhecido                                          14 custo de caminho conhecido para w mais o custo de w a v */
                                                                        15 até que todos os nós estejam em N’




Algoritmo de Dijkstra                                                   Algoritmo de Inundação

                                                                          Técnica usada em protocolos de
                                                                          roteamento por difusão (broadcast)
                                                                          O roteador envia uma cópia do pacote
                                                                          recebido para todas as suas linhas de saída
                                                                          com exceção daquela em que o pacote
                                                                          chegou
                                                                              Problema com loops
                                                                              Números de sequência podem ser necessários




                                                                                                                                          3
Roteamento com vetor de                                                             Roteamento com vetor de
   distância                                                                           distância

        Um nó recebe informação de seus                                                 Equação de Bellman-Ford (programação
        vizinhos, realiza cálculos e repassa o                                          dinâmica)
        resultado para seus vizinhos                                                    Define-se
        Algoritmo distribuído e assíncrono                                                dx(y) = custo do caminho de menor custo de x
                                                                                          para y
        Algoritmo usado originalmente na
        ARPANET e na Internet (RIP)                                                     Então
                                                                                          dx(y) = min {c(x,v) + dv(y) }
            Foi substituído em razão da
            convergência lenta                                                            Em que min é calculado sobre todos os vizinhos
                                                                                          de x




   Roteamento com vetor de                                                             Roteamento com vetor de
   distância                                                                           distância
                                              Claramente, dv(z) = 5, dx(z) = 3,         Dx(y) = estimativa do menor custo de x para
                                                           dw(z) = 3
                                                                                        y
                                               A equação B-F diz que:                   Vetor de distância: Dx = [Dx(y): y є N ]
                                              du(z) = min { c(u,v) + dv(z),               N sendo a vizinhança de x
                                                            c(u,x) + dx(z),             O nó x conhece o custo para cada vizinho v:
                                                            c(u,w) + dw(z) }            c(x,v)
                                                     = min {2 + 5,
                                                            1 + 3,                      O nó x mantém Dx = [Dx(y): y є N ]
                                                            5 + 3} = 4                  O nó x também mantém os vetores de
                                                                                        distância de seus vizinhos
                                                                                          Para cada vizinho v, x mantém Dv = [Dv(y): y є N
O nó que atinge o mínimo é o próximo salto no caminho mais curto
                                                                                          ]




   Roteamento com vetor de                                                             Roteamento com vetor de
   distância                                                                           distância
   Para cada nó x:
   1 Inicialização:
   2          Para todos os destinos y em N:                                            Idéia básica:
   3                   Dx(y) = c(x,y) /* se y não é um vizinho então c(x,y) = ∞ /*
   4          Para cada vizinho w                                                         Cada nó envia periodicamente sua própria
   5                   Dw(y) = ∞ para todos os destinos y em N                            estimativa de vetor de distância aos vizinhos
   6          Para cada vizinho w
   7                   Envia um vetor de distâncias (DV) Dx = [Dx(y): y є N ] para w      Quando o nó x recebe nova estimativa de DV do
   8                                                                                      vizinho, ele atualiza seu próprio DV usando a
   9 loop                                                                                 equação B-F:
   10         Espera (até que ocorra uma mudança no custo do enlace ao vizinho
   11         w ou até a recepção de um vetor de distâncias do vizinho w)                    Dx(y) = minv{c(x,v) + Dv(y)}   para cada nó y ∊ N
   12                                                                                     Ao menos em condições naturais, a estimativa
   13         Para cada y em N:
   14                  Dx(y) = min v {c(x,y) + Dv(y)}
                                                                                          Dx(y) converge para o menor custo atual dx(y)
   15
   16         Se Dx(y) mudou para algum destino y
   17                  Envia um DV Dx = [Dx(y): y є N ] para todos os vizinhos
   18 para sempre




                                                                                                                                                 4
Roteamento com vetor de                                                         Roteamento com vetor de
       distância                                                                       distância
                                                                                                                              Dx(y) = min{c(x,y) + Dy(y), c(x,z) + Dz(y)}
                                                                                                                                       = min{2+0 , 7+1} = 2
 Iterativo, assíncrono: cada                      Cada nó:
 iteração local é causada por:                                                                                                                   Dx(z) = min{c(x,y) +
                                                                                                                                                     Dy(z), c(x,z) + Dz(z)}
                                             espera por (mudança no custo
 • Mudança no custo do enlace                do enlace local na mensagem do
                                                                                                                                                 = min{2+1 , 7+0} = 3

   local                                     vizinho)
 • Mensagem de atualização DV
   do vizinho
                                             recalcula estimativas
 Distribuído:
 • Cada nó notifica os vizinhos              se o DV para qualquer destino
  apenas quando seu DV mudar                 mudou, notifica os vizinhos
  • Os vizinhos então notificam
    seus vizinhos, se necessário




       Roteamento com vetor de                                                         Roteamento com vetor de
       distância                                                                       distância
                                                                                 Mudanças no custo do enlace:
Mudanças no custo do enlace:                                                     • Boas notícias viajam rápido (redução no custo)
• Nó detecta mudança no custo do                                                 • Más notícias viajam devagar — problema da “contagem ao infinito”!
  enlace local                                                                   • 44 iterações antes de o algoritmo estabilizar
• Atualiza informações de roteamento,
                                                                                 Reversão envenenada:
  recalcula o vetor de distância
                                                                                 •Tentativa de solucionar esse problema
• Se o DV muda, notifica vizinhos
                                                                                 •Não funciona bem no caso geral

No tempo t0, y detecta a mudança no custo do enlace, atualiza seu DV e
informa seus vizinhos.
No tempo t1, z recebe a atualização de y e atualiza sua tabela.
Ele calcula o menor custo novo para x e envia seu DV para os vizinhos.
No tempo t2, y recebe a atualização de z e atualiza sua tabela de distância. O
menor custo de y não muda e então y não envia nenhuma mensagem para z.

                     “boas notícias viajam depressa”




       Roteamento por Estado de                                                        Roteamento por Estado de
       Enlace                                                                          Enlace
           Amplamente utilizado                                                            Conhecendo os vizinhos
                                                                                               Envio de um pacote HELLO especial em cada linha ponto
           Cada roteador deve fazer o seguinte                                                 a ponto
               Descobrir seus vizinhos e aprender seus                                         Roteador do outro lado envia uma resposta
               endereços de rede                                                           Medição do custo da linha
               Medir o retardo ou o custo até cada um de seus                                  Enviar um pacote ECHO
               vizinhos                                                                        Mede-se o tempo e divide-se por dois
               Criar um pacote que informe tudo o que ele                                      Pode-se levar em conta ou não o retardo das filas nos
               acabou de aprender                                                              roteadores
                                                                                                  No primeiro caso, o timer é iniciado quando o pacote ECHO
               Enviar esse pacote a outros roteadores                                             é enfileirado
               Calcular o caminho mais curto até cada um dos                                      No segundo caso, o timer é iniciado quando o pacote ECHO
               outros roteadores (Dijkstra)                                                       atinge o início da fila




                                                                                                                                                                              5
Roteamento por Estado de                       Roteamento por Estado de
Enlace                                         Enlace
Se o roteamento levar em conta o atraso
     da fila, as tabelas de roteamento
  podem oscilar entre as linhas CF e EI



                                           (a) Sub-rede (b) Pacotes de estado de
                                              enlace para essa sub-rede
                                          Números de seqüência permitem descartar pacotes velhos ou repetidos
                                          O campo idade permite que o roteador descarte informações antigas para
                                          os casos em que o roteador fique inativo, ou ocorra um problema com a
                                          seqüência.




Roteamento por Estado de
Enlace                                         Roteamento Hierárquico

  Buffer de pacotes para o roteador B              As tabelas de roteamento se tornam
                                                   maiores a medida que o número de
                                                   roteadores aumenta
                                                   A solução é segmentar os roteadores
                                                   em regiões
                                                      Tabelas mais simples
                                                      Soluções de roteamento podem não ser
                                                      mais ótimas




                                               Roteamento para Hosts
Roteamento Hierárquico                         Móveis

                                                                    Cenário típico




                                                                                                                   6
Roteamento para Hosts                                          Roteamento em Redes Ad
   Móveis                                                         Hoc

     Roteamento de pacotes para usuários                            Roteadores móveis
                                                                       Veículos militares em um campo de batalha sem
                   móveis.                                             nenhuma infra-estrutura
                                                                       Uma frota de navios no mar se movendo ao
                                                                       mesmo tempo
                                                                       Trabalhos em calamidades com infra-estrutura
                                                                       destruída
                                                                       Grupo de pessoas com notebooks usando o padrão
                                                                       802.11
                                                                    Topologia muda constantemente
                                                                    Solução
                                                                       Algoritmo AODV – Ad hoc On-demand Distance Vector.
                                                                       Só é utilizado quando se necessita transmitir algo




   Roteamento em Redes Ad                                         Roteamento em Redes Ad
   Hoc (Descoberta da rota)                                       Hoc (Descoberta da rota)




 (a)Alcance de difusão para A. (b)Depois de B e D receberem     Formato de um pacote ROUTE REQUEST.
a difusão de A. (c)Depois de C, F e G receberem a difusão de
A. (d) Depois de E, H e I receberem a difusão de A. Os nós
sombreados são novos destinatários. As setas mostram as
rotas inversas possíveis.




   Roteamento em Redes Ad                                         Roteamento em Redes Ad
   Hoc (Descoberta da rota)                                       Hoc (Manutenção da rota)

                                                               (a) Tabela de roteamento de D antes de G
                                                                  ficar inativo
                                                               (b) O grafo depois que G fica inativo.



   Formato de um pacote ROUTE REPLY.




                                                                                                                            7
Algoritmos de Controle de                       Algoritmos de Controle de
Congestionamento                                Congestionamento

  Quando há mais pacotes do que os
  roteadores podem processar em uma
  determinada região de uma sub-rede,
  o desempenho cai
    Congestionamento
  Pacotes podem ser descartados ou
  apresentar um retardo acima do
  permitido




Algoritmos de Controle de                       Princípios de Controle de
Congestionamento                                Congestionamento

  Causas do congestionamento                      Soluções podem ser classificadas em
    Processadores lentos                            Malha aberta
    Enlaces de saída com banda insuficiente           Decisões são tomadas sem levar em conta o
                                                      estado atual da rede
  Controle de congestionamento
    Técnicas usadas para que a sub-rede possa       Malha fechada
    garantir que o tráfego seja encaminhado           Decisões são tomadas com base na
                                                      realimentação de algum parâmetro como: a
  Controle de fluxo                                   percentagem de pacotes descartados, a
    Se refere a enlaces ponto a ponto                 média do comprimento das filas, o número
                                                      de pacotes que atingem o timeout, etc.
    Compatibilização de velocidades




Princípios de Controle de                       Políticas de Prevenção de
Congestionamento                                Congestionamento
Com a realimentação, a ação de
controle de congestionamento é
dividida em
  Monitorar o sistema para detectar quando
  e onde ocorre congestionamento
  Enviar essas informações para lugares
  onde alguma providência possa ser
  tomada
  Ajustar a operação do sistema para
  corrigir o problema




                                                                                                  8
Controle de Congestionamento                              Controle de Congestionamento
em Redes de Circuitos Virtuais                            em Redes de Circuitos Virtuais

  Controle de admissão
    Quando houver sinal de congestionamento,
    nenhum outro circuito virtual será estabelecido
    Idéia empregada no sistema telefônico
  Uma modificação dessa idéia é criar novos
  circuitos virtuais evitando áreas
  problemáticas
  Outra possibilidade é negociar uma certa              (a)    Rede Congestionada
  qualidade de serviço no estabelecimento do
  circuito virtual                                      (b)    Rede redesenhada que elimina o
                                                               congestionamento




Controle de Congestionamento                              Controle de Congestionamento
em Redes de Datagramas                                    em Redes de Datagramas

  Os roteadores monitoram as suas                              Bit de advertência
                                                                 Bit de advertência é colocado nos pacotes de
  linhas de saída e associam alguns                              confirmação
  parâmetros de desempenho a uma                                 A origem das transmissões faz uma média e
  variável de controle                                           reduz a taxa de transmissão se necessário
    Valor acima de um limiar indica que há                     Pacotes reguladores
                                                                 Pacote regulador é enviado pelo roteador ao
    congestionamento                                             host de origem
  Detectado o congestionamento, várias                           A cada pacote regulador recebido o host reduz
                                                                 a sua taxa em x%
  ações podem ser tomadas




Controle de Congestionamento                                  Pacotes
em Redes de Datagramas                                        reguladores

  Pacotes reguladores salto a salto                   (a) Um pacote
    Pacotes reguladores do roteador                      regulador que afeta
    congestionado ao host de origem podem
    demorar para chegar                                  apenas a origem
    Nesse tempo o host continua mandando              (b) Um pacote
    dados                                                regulador que afeta
    A redução da taxa em pontos                          cada salto por onde
    intermediários alivia o destino final mais
    rapidamente
                                                         passa.




                                                                                                                 9
Controle de Congestionamento                      Controle de Congestionamento
em Redes de Datagramas                            em Redes de Datagramas

  Escoamento de carga
    Pacotes devem ser descartados quando os
    roteadores não puderem lidar com eles
    Esquemas de prioridade podem ser usados
    para um descarte mais inteligente
  Detecção aleatória prematura
    Roteadores descartam pacotes aleatoriamente
    antes da linha ficar congestionada
  Controle de Jitter (Flutuação)                   (a) Jitter alto          (b) Jitter baixo




Qualidade de Serviço                              Qualidade de Serviço
Rigidez dos requisitos de qualidade de
                serviço                             Técnicas para alcançar qualidade de
                                                    serviço
                                                      Superdimensionamento
                                                         Solução dispendiosa
                                                      Armazenamento em buffers
                                                         Permite lidar com o jitter
                                                      Moldagem de tráfego
                                                         Tráfego uniforme




Qualidade de Serviço                              Qualidade de Serviço

 O fluxo de saída é suavizado por meio              Algoritmo do balde furado
      do armazenamento em buffers                     Pacotes são armazenados até o balde
                                                      encher
                                                      A saída é regulada pelo furo no balde
                                                    Algoritmo do balde de símbolos
                                                      O balde armazena símbolos
                                                      Para um pacote ser transmitido, é
                                                      necessário um símbolo do balde




                                                                                               10
Algoritmo do balde de
Algoritmo do balde furado                   símbolos


                                                            5-34




Qualidade de Serviço                        Interligação de Redes

 Programação de pacotes                      Existe uma quantidade abundante de tipos
   O objetivo é garantir justiça quando o    de redes
   roteador lida com vários fluxos             TCP/IP, redes ATM, LANs com os protocolos
                                               Novell NCP/IPX, etc.
   Algoritmo do enfileiramento justo
                                             Por questões de custos, é preferível muitas
                                             vezes trabalhar com diversos tipos de redes
                                             do que uniformizar
                                             As tecnologias são muitas vezes distintas e
                                             os serviços oferecidos são incompatíveis




Interligação de Redes                       Interligação de Redes
                                                   Diferenças entre redes




                                                                                           11
Interligação de Redes                             Interligação de Redes
                                                     Interligação através de circuitos virtuais
(a) Duas redes Ethernet conectadas por um switch.                   concatenados
(b) Duas redes Ethernet conectadas por roteadores.




   Interligação de Redes                             Interligação de Redes
       Interligação de redes sem conexões
                                                                   Tunelamento




   Interligação de Redes                             Roteamento Inter-Redes

                   Tunelamento                       (a) An internetwork. (b) A graph of the
                                                                    internetwork.




                                                                                                  12
Fragmentação                                          Camada de Rede da Internet
 (a) Fragmentação transparente. (b)
     Fragmentação não transparente.




                                                    A Internet é uma coleção de redes interconectadas




Camada de Rede da Internet                            Protocolo IP

  Protocolo IP                                                      O Cabeçalho IPv4.
    Ponto de união da Internet
    Todos os computadores interligados
    implementam este protocolo
    Atualmente ainda predomina a versão 4
    (ipv4)
    A versão 6 (ipv6) está substituindo o ipv4
      Maior capacidade de endereçamento
      Versões atuais dos Sistemas Operacionais já
      implementam o ipv6




Protocolo IP                                          Protocolo IP

  Possibilidades de uso do campo                         Endereços IP
    “options” (limitado a 40 bytes)                         Número de 32 bits que identifica unicamente
                                                            uma interface de rede na Internet
                                                            Utiliza-se a notação decimal com pontos
                                                              xxx.yyy.zzz.kkk
                                                              xxx representa o valor decimal de um número de 8 bits
                                                            Parte comum identifica a rede
                                                            Originalmente divididos em classes
                                                            Atribuídos pela ICANN (Internet Corporation for
                                                            Assigned Names and Numbers)




                                                                                                                      13
Endereços IP                                    Endereços IP

         Classes de endereços IP                         Endereços IP especiais




 Sub-Redes                                       Sub-Redes

    Pode-se dividir uma rede em sub-              Uma rede de um campus dividida em
    redes                                             sub-redes de departamentos
      Bits usados para os hosts são usados
      para as sub-redes
      Externamente, as sub-redes são vistas
      como uma única rede
      A utilização de uma máscara da sub-rede
      permite distinguir as partes do endereço
      referente à sub-rede e ao host




 Sub-Redes                                       Endereços IP
                                                  A divisão em classes não proporciona uma
                                                  utilização adequada do espaço de
                                                  endereçamento
                                                    Endereços de classe C são insuficientes para
                                                    muitas organizações
                                                    Endereços de classe B são
                                                    superdimensionados
                                                  Solução para melhoria do aproveitamento
                                                    CIDR (Classless InterDomain Routing)
Uma rede de classe B dividida em 64 sub-redes       Alocação de endereços independente das
                                                    classes




                                                                                                   14
Endereços IP                                               Endereços IP

  CIDR                                                       Atribuição de endereços IP usando o
     A porção de endereço de rede tem                                         CIDR
     tamanho arbitrário
     Formato do endereço: a.B.C.D/x, em que
     x é o número de bits na parte de rede do
     endereço
                parte de                       parte de
                  rede                        hospedeiro
   11001000 00010111 00010000 00000000

                     200.23.16.0/23




Endereços IP                                               Endereços IP
  Conseqüências do CIDR                                      Roteamento com CIDR
     Melhor aproveitamento dos endereços                        Tabela contém prefixos das redes
     Roteamento mais complicado
                                                                Endereço IP é comparado com todos
  Roteamento com classes                                        prefixos da tabela
     Deslocar o endereço IP 28 bits para a direita
                                                                O maior prefixo que combina com o IP
     4 bits restantes identificam a classe                      pesquisado corresponde à rede em que
     AND com a máscara resulta no endereço de                   o pacote será encaminhado
     rede
     Endereço de rede é procurado na tabela do                  Agregação pode ser usada para
     roteador para uma classe específica                        simplificar as tabelas de roteamento




Endereços IP                                               Endereços IP
                                                           Agregação de Rotas
               Prefix Match              Link Interface
  11001000 00010111 00010                        0
  11001000 00010111 00011000                     1
  11001000 00010111 00011                        2
         otherwise                               3



 Qual Interface serão enviados os pacotes com IP?
 a) 200.23.22.161
 b) 200.23.24.170




                                                                                                       15
NAT – Network Address
       Translation                                                                         NAT
           Usuários domésticos possuem LANs em
           casa e interconectam suas redes com os
           seus ISPs
               ISP fornece um único IP
           NAT permite que se possa ter um conjunto
           de IPs para uma rede doméstica
               Endereços são válidos apenas internamente
               São utilizadas as faixas reservadas
                  10.0.0.0/8
                  172.16.0.0/12
                  192.168.0.0/16




       NAT                                                                                 NAT
                                                                                                                                         1: hospedeiro 10.0.0.1
         restante da                             rede local                        2: roteador NAT
          Internet                                                                                                                       envia datagrama
                                          (ex.: rede doméstica)                    substitui end. origem
                                                 10.0.0/24            10.0.0.1     do datagram de                                        para 128.119.40, 80
                                                                                   10.0.0.1, 3345 para
                                   10.0.0.4                                        138.76.29.7, 5001,
                                                                        10.0.0.2
                                                                                   atualiza a tabela
                  138.76.29.7

                                                                       10.0.0.3


 todos os datagramas que saem da rede
                                              datagramas com origem ou destino
local possuem o mesmo e único endereço
                                                 nesta rede possuem endereço                                                   4: roteador NAT
   IP do NAT de origem: 138.76.29.7,
                                                10.0.0/24 para origem, destino                  3: resposta chega
 números diferentes de portas de origem                                                                                        substitui o endereço de
                                                         (usualmente)                           endereço de destino:
                                                                                                                               destino do datagrama
                                                                                                 138.76.29.7, 5001
                                                                                                                               de 138.76.29.7, 5001
                                                                                                                               para 10.0.0.1, 3345




       Protocolos de Controle                                                              ICMP
                                                                                    • Usado por computadores e         Tipo   Código Descrição
                                                                                      roteadores para troca de         0      0     echo reply (ping)
           ICMP (Internet Control Message                                             informação de controle da        3      0     dest. network unreachable
                                                                                      camada de rede                   3      1     dest host unreachable
           Protocol)                                                                  • Error reporting: hospedeiro,   3      2     dest protocol unreachable
                                                                                        rede, porta ou protocolo       3      3     dest port unreachable
           ARP (Address Resolution Protocol)                                          • Echo request/reply (usado      3      6     dest network unknown
                                                                                      pela     aplicação ping)
                                                                                                                       3      7     dest host unknown
           RARP, BOOTP e DHCP                                                       • Transporte de mensagens:         4      0     source quench (congestion
                                                                                      • Mensagens ICMP                              control - not used)
                                                                                      transportadas em datagramas
                                                                                      IP                               8      0     echo request (ping)
                                                                                    • ICMP message: tipo, código,      9      0     route advertisement
                                                                                      mais primeiros 8 bytes do        10     0     router discovery
                                                                                      datagrama IP que causou o        11     0     TTL expired
                                                                                      erro                             12     0      bad IP header




                                                                                                                                                                  16
ARP– The Address Resolution
     ICMP                                                             Protocol
• O transmissor envia uma série de segmentos UDP para o destino
  • O 1o possui TTL = 1                                                Permite converter endereços IP para
  • O 2o possui TTL = 2 etc.
  • no de porta improvável                                             endereços físicos
• Quando o enésimo datagrama chega ao enésimo roteador:                Máquina pergunta para todos “A quem
  • O roteador descarta o datagrama                                    pertence o endereço xx?”
  • E envia à origem uma mensagem ICMP (type 11, code 0)
  • A mensagem inclui o nome do roteador e o endereço IP               Apenas xx responde com o seu endereço
• Quando a mensagem ICMP chega, a origem calcula o RTT                 físico.
• O traceroute faz isso três vezes                                     Informação é guardada em cache com um
• Critério de interrupção                                              determinado tempo de vida
• O segmento UDP finalmente chega ao hospedeiro de destino               arp -a
• O destino retorna o pacote ICMP “hospedeiro unreachable” (type 3,
code 3)
• Quando a origem obtém esse ICMP, ela pára.




     DHCP - Dynamic Host                                              Protocolos de Roteamento na
     Configuration Protocol                                           Internet

                                                                       OSPF (Open Shortest Path First)
                                                                         Usado para roteamento intra-SA
                                                                         (Sistema Autônomo)
                                                                         Algoritmo de estado de enlace
                                                                       BGP (Border Gateway Protocol)
                                                                         Usado para roteamento inter-AS
                                                                         Políticas externas devem ser
                                                                         consideradas e programadas nos
                                                                         roteadores




     IPv6                                                             IPv6
         Motivação inicial
            O espaço de endereços de 32 bits está próximo
            de ser completamente alocado
         Motivação adicional:
            Melhorar o formato do cabeçalho para permitir
            maior velocidade de processamento e de
            transmissão
            Mudanças no cabeçalho para incorporar
            mecanismos de controle de QOS
         Formato do datagrama IPV6
            Não é permitida fragmentação




                                                                                                               17
IPv6                                                      IPv6
 Cabeçalho IPv6                                            Nem todos os roteadores poderão ser
   Priority: permitir definir prioridades diferenciadas
   para vários fluxos de informação                        atualizados simultaneamente
   Flow label: identifica datagramas do mesmo                Não haverá um dia da vacinação
   “fluxo.” (conceito de “fluxo” não é bem definido).
   Next header: identifica o protocolo da camada             Como a rede irá operar com roteadores
   superior ou um header auxiliar                            mistos de IPV4 e IPV6?
   Checksum: removido inteiramente para reduzir
   o tempo de processamento em cada salto                  Tunelamento
   Options: são permitidas, mas são alocadas em
   cabeçalhos suplementares, indicados pelo                  IPv6 transportado dentro de pacotes
   campo “Next header”                                       IPv4 entre roteadores IPv4




IPv6                                                      IPv6

                                                           Endereçamento IPv6
                                                             128 bits (16 bytes) fornece uma fonte de
                                                             endereços inesgotável
                                                             Os endereços são exibidos em
                                                             hexadecimal
                                                             8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:C
                                                             DEF
                                                             8000::123:4567:89AB:CDEF
                                                             ::192.31.20.46 (IPv4)




                                                                                                        18

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  • 1. Sumário Camada de Rede Questões de projeto Algoritmos de roteamento Algoritmos de controle de congestionamento Qualidade de serviço Interligação de redes Camada de rede na Internet Comutação de Pacotes store- Questões de Projeto and-forward No desenvolvimento de protocolos O ambiente de protocolos da camada de para a camada de rede, o projetista rede deve lidar com Comutação de pacotes store-and-forward Serviços oferecidos à camada de transporte Serviços sem conexão ou orientados à conexão Serviços oferecidos à camada Serviços sem Conexão de transporte (Datagramas) Roteamento em uma sub-rede de Os serviços são independentes da datagramas tecnologia de roteadores A camada de transporte deve ser isolada da topologia dos roteadores Endereçamento uniforme independente do tamanho das redes Serviços sem conexão e orientados à conexão 1
  • 2. Comparação entre redes de Serviços Orientados à Conexão datagramas e circuitos virtuais Roteamento em uma sub-rede de circuitos virtuais 5-4 Algoritmos de Roteamento Algoritmos de Roteamento Software responsável pela escolha da linha Conflito entre justiça e otimização de saída Criação de tabelas de encaminhamento ou repasse Devem obedecer algumas propriedades Simplicidade Robustez Estabilidade Justiça Otimização Algoritmos de Roteamento Algoritmos de Roteamento Os algoritmos de roteamento podem Princípio da otimização ser Se o roteador J estiver no caminho ótimo entre I e K, então o caminho ótimo entre J e K estará Estáticos na mesma rota Escolha das rotas é feita offline e enviada para os roteadores Consequência Conjunto de rotas ótimas de todas as origens Dinâmicos (adaptativos) para um determinado destino formam uma Escolha das rotas é feita com base na árvore com raiz no destino topologia e no tráfego da rede Árvore de escoamento Assimilam mudanças que possam Árvore não contém loops eventualmente ocorrer 2
  • 3. Princípio da otimização Algoritmo de Dijkstra (a) Uma sub-rede (b) Uma árvore de escoamento para o roteador B Algoritmo pelo caminho mais curto Curto aqui se refere ao caminho de menor custo O custo pode englobar variáveis como o número de saltos, a distância geográfica, o de menor retardo, etc. Algoritmo de Dijkstra Algoritmo de Dijkstra Topologia de rede e custo dos enlaces são conhecidos por 1 Inicialização: todos os nós 2 N’ = {u} Computa caminhos de menor custo de um nó (fonte) para 3 para todos os nós v todos os outros nós 4 se v é adjacente a u Fornece uma tabela de roteamento para aquele nó 5 então D(v) = c(u,v) Convergência: após k iterações, conhece o caminho de 6 senão D(v) = ∞ menor custo para k destinos 7 Notação: 8 Loop C(i,j): custo do enlace do nó i ao nó j. Custo é infinito se não 9 ache w não em N’ tal que D(w) é um mínimo houver ligação entre i e j 10 acrescente w a N’ D(v): valor atual do custo do caminho da fonte ao destino V 11 atualize D(v) para todo v adjacente a w e não em N’: P(v): nó predecessor ao longo do caminho da fonte ao nó v, isto 12 D(v) = min( D(v), D(w) + c(w,v) ) é, antes do v N’: conjunto de nós cujo caminho de menor custo é 13 /* novo custo para v é ou o custo anterior para v ou o menor definitivamente conhecido 14 custo de caminho conhecido para w mais o custo de w a v */ 15 até que todos os nós estejam em N’ Algoritmo de Dijkstra Algoritmo de Inundação Técnica usada em protocolos de roteamento por difusão (broadcast) O roteador envia uma cópia do pacote recebido para todas as suas linhas de saída com exceção daquela em que o pacote chegou Problema com loops Números de sequência podem ser necessários 3
  • 4. Roteamento com vetor de Roteamento com vetor de distância distância Um nó recebe informação de seus Equação de Bellman-Ford (programação vizinhos, realiza cálculos e repassa o dinâmica) resultado para seus vizinhos Define-se Algoritmo distribuído e assíncrono dx(y) = custo do caminho de menor custo de x para y Algoritmo usado originalmente na ARPANET e na Internet (RIP) Então dx(y) = min {c(x,v) + dv(y) } Foi substituído em razão da convergência lenta Em que min é calculado sobre todos os vizinhos de x Roteamento com vetor de Roteamento com vetor de distância distância Claramente, dv(z) = 5, dx(z) = 3, Dx(y) = estimativa do menor custo de x para dw(z) = 3 y A equação B-F diz que: Vetor de distância: Dx = [Dx(y): y є N ] du(z) = min { c(u,v) + dv(z), N sendo a vizinhança de x c(u,x) + dx(z), O nó x conhece o custo para cada vizinho v: c(u,w) + dw(z) } c(x,v) = min {2 + 5, 1 + 3, O nó x mantém Dx = [Dx(y): y є N ] 5 + 3} = 4 O nó x também mantém os vetores de distância de seus vizinhos Para cada vizinho v, x mantém Dv = [Dv(y): y є N O nó que atinge o mínimo é o próximo salto no caminho mais curto ] Roteamento com vetor de Roteamento com vetor de distância distância Para cada nó x: 1 Inicialização: 2 Para todos os destinos y em N: Idéia básica: 3 Dx(y) = c(x,y) /* se y não é um vizinho então c(x,y) = ∞ /* 4 Para cada vizinho w Cada nó envia periodicamente sua própria 5 Dw(y) = ∞ para todos os destinos y em N estimativa de vetor de distância aos vizinhos 6 Para cada vizinho w 7 Envia um vetor de distâncias (DV) Dx = [Dx(y): y є N ] para w Quando o nó x recebe nova estimativa de DV do 8 vizinho, ele atualiza seu próprio DV usando a 9 loop equação B-F: 10 Espera (até que ocorra uma mudança no custo do enlace ao vizinho 11 w ou até a recepção de um vetor de distâncias do vizinho w) Dx(y) = minv{c(x,v) + Dv(y)} para cada nó y ∊ N 12 Ao menos em condições naturais, a estimativa 13 Para cada y em N: 14 Dx(y) = min v {c(x,y) + Dv(y)} Dx(y) converge para o menor custo atual dx(y) 15 16 Se Dx(y) mudou para algum destino y 17 Envia um DV Dx = [Dx(y): y є N ] para todos os vizinhos 18 para sempre 4
  • 5. Roteamento com vetor de Roteamento com vetor de distância distância Dx(y) = min{c(x,y) + Dy(y), c(x,z) + Dz(y)} = min{2+0 , 7+1} = 2 Iterativo, assíncrono: cada Cada nó: iteração local é causada por: Dx(z) = min{c(x,y) + Dy(z), c(x,z) + Dz(z)} espera por (mudança no custo • Mudança no custo do enlace do enlace local na mensagem do = min{2+1 , 7+0} = 3 local vizinho) • Mensagem de atualização DV do vizinho recalcula estimativas Distribuído: • Cada nó notifica os vizinhos se o DV para qualquer destino apenas quando seu DV mudar mudou, notifica os vizinhos • Os vizinhos então notificam seus vizinhos, se necessário Roteamento com vetor de Roteamento com vetor de distância distância Mudanças no custo do enlace: Mudanças no custo do enlace: • Boas notícias viajam rápido (redução no custo) • Nó detecta mudança no custo do • Más notícias viajam devagar — problema da “contagem ao infinito”! enlace local • 44 iterações antes de o algoritmo estabilizar • Atualiza informações de roteamento, Reversão envenenada: recalcula o vetor de distância •Tentativa de solucionar esse problema • Se o DV muda, notifica vizinhos •Não funciona bem no caso geral No tempo t0, y detecta a mudança no custo do enlace, atualiza seu DV e informa seus vizinhos. No tempo t1, z recebe a atualização de y e atualiza sua tabela. Ele calcula o menor custo novo para x e envia seu DV para os vizinhos. No tempo t2, y recebe a atualização de z e atualiza sua tabela de distância. O menor custo de y não muda e então y não envia nenhuma mensagem para z. “boas notícias viajam depressa” Roteamento por Estado de Roteamento por Estado de Enlace Enlace Amplamente utilizado Conhecendo os vizinhos Envio de um pacote HELLO especial em cada linha ponto Cada roteador deve fazer o seguinte a ponto Descobrir seus vizinhos e aprender seus Roteador do outro lado envia uma resposta endereços de rede Medição do custo da linha Medir o retardo ou o custo até cada um de seus Enviar um pacote ECHO vizinhos Mede-se o tempo e divide-se por dois Criar um pacote que informe tudo o que ele Pode-se levar em conta ou não o retardo das filas nos acabou de aprender roteadores No primeiro caso, o timer é iniciado quando o pacote ECHO Enviar esse pacote a outros roteadores é enfileirado Calcular o caminho mais curto até cada um dos No segundo caso, o timer é iniciado quando o pacote ECHO outros roteadores (Dijkstra) atinge o início da fila 5
  • 6. Roteamento por Estado de Roteamento por Estado de Enlace Enlace Se o roteamento levar em conta o atraso da fila, as tabelas de roteamento podem oscilar entre as linhas CF e EI (a) Sub-rede (b) Pacotes de estado de enlace para essa sub-rede Números de seqüência permitem descartar pacotes velhos ou repetidos O campo idade permite que o roteador descarte informações antigas para os casos em que o roteador fique inativo, ou ocorra um problema com a seqüência. Roteamento por Estado de Enlace Roteamento Hierárquico Buffer de pacotes para o roteador B As tabelas de roteamento se tornam maiores a medida que o número de roteadores aumenta A solução é segmentar os roteadores em regiões Tabelas mais simples Soluções de roteamento podem não ser mais ótimas Roteamento para Hosts Roteamento Hierárquico Móveis Cenário típico 6
  • 7. Roteamento para Hosts Roteamento em Redes Ad Móveis Hoc Roteamento de pacotes para usuários Roteadores móveis Veículos militares em um campo de batalha sem móveis. nenhuma infra-estrutura Uma frota de navios no mar se movendo ao mesmo tempo Trabalhos em calamidades com infra-estrutura destruída Grupo de pessoas com notebooks usando o padrão 802.11 Topologia muda constantemente Solução Algoritmo AODV – Ad hoc On-demand Distance Vector. Só é utilizado quando se necessita transmitir algo Roteamento em Redes Ad Roteamento em Redes Ad Hoc (Descoberta da rota) Hoc (Descoberta da rota) (a)Alcance de difusão para A. (b)Depois de B e D receberem Formato de um pacote ROUTE REQUEST. a difusão de A. (c)Depois de C, F e G receberem a difusão de A. (d) Depois de E, H e I receberem a difusão de A. Os nós sombreados são novos destinatários. As setas mostram as rotas inversas possíveis. Roteamento em Redes Ad Roteamento em Redes Ad Hoc (Descoberta da rota) Hoc (Manutenção da rota) (a) Tabela de roteamento de D antes de G ficar inativo (b) O grafo depois que G fica inativo. Formato de um pacote ROUTE REPLY. 7
  • 8. Algoritmos de Controle de Algoritmos de Controle de Congestionamento Congestionamento Quando há mais pacotes do que os roteadores podem processar em uma determinada região de uma sub-rede, o desempenho cai Congestionamento Pacotes podem ser descartados ou apresentar um retardo acima do permitido Algoritmos de Controle de Princípios de Controle de Congestionamento Congestionamento Causas do congestionamento Soluções podem ser classificadas em Processadores lentos Malha aberta Enlaces de saída com banda insuficiente Decisões são tomadas sem levar em conta o estado atual da rede Controle de congestionamento Técnicas usadas para que a sub-rede possa Malha fechada garantir que o tráfego seja encaminhado Decisões são tomadas com base na realimentação de algum parâmetro como: a Controle de fluxo percentagem de pacotes descartados, a Se refere a enlaces ponto a ponto média do comprimento das filas, o número de pacotes que atingem o timeout, etc. Compatibilização de velocidades Princípios de Controle de Políticas de Prevenção de Congestionamento Congestionamento Com a realimentação, a ação de controle de congestionamento é dividida em Monitorar o sistema para detectar quando e onde ocorre congestionamento Enviar essas informações para lugares onde alguma providência possa ser tomada Ajustar a operação do sistema para corrigir o problema 8
  • 9. Controle de Congestionamento Controle de Congestionamento em Redes de Circuitos Virtuais em Redes de Circuitos Virtuais Controle de admissão Quando houver sinal de congestionamento, nenhum outro circuito virtual será estabelecido Idéia empregada no sistema telefônico Uma modificação dessa idéia é criar novos circuitos virtuais evitando áreas problemáticas Outra possibilidade é negociar uma certa (a) Rede Congestionada qualidade de serviço no estabelecimento do circuito virtual (b) Rede redesenhada que elimina o congestionamento Controle de Congestionamento Controle de Congestionamento em Redes de Datagramas em Redes de Datagramas Os roteadores monitoram as suas Bit de advertência Bit de advertência é colocado nos pacotes de linhas de saída e associam alguns confirmação parâmetros de desempenho a uma A origem das transmissões faz uma média e variável de controle reduz a taxa de transmissão se necessário Valor acima de um limiar indica que há Pacotes reguladores Pacote regulador é enviado pelo roteador ao congestionamento host de origem Detectado o congestionamento, várias A cada pacote regulador recebido o host reduz a sua taxa em x% ações podem ser tomadas Controle de Congestionamento Pacotes em Redes de Datagramas reguladores Pacotes reguladores salto a salto (a) Um pacote Pacotes reguladores do roteador regulador que afeta congestionado ao host de origem podem demorar para chegar apenas a origem Nesse tempo o host continua mandando (b) Um pacote dados regulador que afeta A redução da taxa em pontos cada salto por onde intermediários alivia o destino final mais rapidamente passa. 9
  • 10. Controle de Congestionamento Controle de Congestionamento em Redes de Datagramas em Redes de Datagramas Escoamento de carga Pacotes devem ser descartados quando os roteadores não puderem lidar com eles Esquemas de prioridade podem ser usados para um descarte mais inteligente Detecção aleatória prematura Roteadores descartam pacotes aleatoriamente antes da linha ficar congestionada Controle de Jitter (Flutuação) (a) Jitter alto (b) Jitter baixo Qualidade de Serviço Qualidade de Serviço Rigidez dos requisitos de qualidade de serviço Técnicas para alcançar qualidade de serviço Superdimensionamento Solução dispendiosa Armazenamento em buffers Permite lidar com o jitter Moldagem de tráfego Tráfego uniforme Qualidade de Serviço Qualidade de Serviço O fluxo de saída é suavizado por meio Algoritmo do balde furado do armazenamento em buffers Pacotes são armazenados até o balde encher A saída é regulada pelo furo no balde Algoritmo do balde de símbolos O balde armazena símbolos Para um pacote ser transmitido, é necessário um símbolo do balde 10
  • 11. Algoritmo do balde de Algoritmo do balde furado símbolos 5-34 Qualidade de Serviço Interligação de Redes Programação de pacotes Existe uma quantidade abundante de tipos O objetivo é garantir justiça quando o de redes roteador lida com vários fluxos TCP/IP, redes ATM, LANs com os protocolos Novell NCP/IPX, etc. Algoritmo do enfileiramento justo Por questões de custos, é preferível muitas vezes trabalhar com diversos tipos de redes do que uniformizar As tecnologias são muitas vezes distintas e os serviços oferecidos são incompatíveis Interligação de Redes Interligação de Redes Diferenças entre redes 11
  • 12. Interligação de Redes Interligação de Redes Interligação através de circuitos virtuais (a) Duas redes Ethernet conectadas por um switch. concatenados (b) Duas redes Ethernet conectadas por roteadores. Interligação de Redes Interligação de Redes Interligação de redes sem conexões Tunelamento Interligação de Redes Roteamento Inter-Redes Tunelamento (a) An internetwork. (b) A graph of the internetwork. 12
  • 13. Fragmentação Camada de Rede da Internet (a) Fragmentação transparente. (b) Fragmentação não transparente. A Internet é uma coleção de redes interconectadas Camada de Rede da Internet Protocolo IP Protocolo IP O Cabeçalho IPv4. Ponto de união da Internet Todos os computadores interligados implementam este protocolo Atualmente ainda predomina a versão 4 (ipv4) A versão 6 (ipv6) está substituindo o ipv4 Maior capacidade de endereçamento Versões atuais dos Sistemas Operacionais já implementam o ipv6 Protocolo IP Protocolo IP Possibilidades de uso do campo Endereços IP “options” (limitado a 40 bytes) Número de 32 bits que identifica unicamente uma interface de rede na Internet Utiliza-se a notação decimal com pontos xxx.yyy.zzz.kkk xxx representa o valor decimal de um número de 8 bits Parte comum identifica a rede Originalmente divididos em classes Atribuídos pela ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) 13
  • 14. Endereços IP Endereços IP Classes de endereços IP Endereços IP especiais Sub-Redes Sub-Redes Pode-se dividir uma rede em sub- Uma rede de um campus dividida em redes sub-redes de departamentos Bits usados para os hosts são usados para as sub-redes Externamente, as sub-redes são vistas como uma única rede A utilização de uma máscara da sub-rede permite distinguir as partes do endereço referente à sub-rede e ao host Sub-Redes Endereços IP A divisão em classes não proporciona uma utilização adequada do espaço de endereçamento Endereços de classe C são insuficientes para muitas organizações Endereços de classe B são superdimensionados Solução para melhoria do aproveitamento CIDR (Classless InterDomain Routing) Uma rede de classe B dividida em 64 sub-redes Alocação de endereços independente das classes 14
  • 15. Endereços IP Endereços IP CIDR Atribuição de endereços IP usando o A porção de endereço de rede tem CIDR tamanho arbitrário Formato do endereço: a.B.C.D/x, em que x é o número de bits na parte de rede do endereço parte de parte de rede hospedeiro 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23 Endereços IP Endereços IP Conseqüências do CIDR Roteamento com CIDR Melhor aproveitamento dos endereços Tabela contém prefixos das redes Roteamento mais complicado Endereço IP é comparado com todos Roteamento com classes prefixos da tabela Deslocar o endereço IP 28 bits para a direita O maior prefixo que combina com o IP 4 bits restantes identificam a classe pesquisado corresponde à rede em que AND com a máscara resulta no endereço de o pacote será encaminhado rede Endereço de rede é procurado na tabela do Agregação pode ser usada para roteador para uma classe específica simplificar as tabelas de roteamento Endereços IP Endereços IP Agregação de Rotas Prefix Match Link Interface 11001000 00010111 00010 0 11001000 00010111 00011000 1 11001000 00010111 00011 2 otherwise 3 Qual Interface serão enviados os pacotes com IP? a) 200.23.22.161 b) 200.23.24.170 15
  • 16. NAT – Network Address Translation NAT Usuários domésticos possuem LANs em casa e interconectam suas redes com os seus ISPs ISP fornece um único IP NAT permite que se possa ter um conjunto de IPs para uma rede doméstica Endereços são válidos apenas internamente São utilizadas as faixas reservadas 10.0.0.0/8 172.16.0.0/12 192.168.0.0/16 NAT NAT 1: hospedeiro 10.0.0.1 restante da rede local 2: roteador NAT Internet envia datagrama (ex.: rede doméstica) substitui end. origem 10.0.0/24 10.0.0.1 do datagram de para 128.119.40, 80 10.0.0.1, 3345 para 10.0.0.4 138.76.29.7, 5001, 10.0.0.2 atualiza a tabela 138.76.29.7 10.0.0.3 todos os datagramas que saem da rede datagramas com origem ou destino local possuem o mesmo e único endereço nesta rede possuem endereço 4: roteador NAT IP do NAT de origem: 138.76.29.7, 10.0.0/24 para origem, destino 3: resposta chega números diferentes de portas de origem substitui o endereço de (usualmente) endereço de destino: destino do datagrama 138.76.29.7, 5001 de 138.76.29.7, 5001 para 10.0.0.1, 3345 Protocolos de Controle ICMP • Usado por computadores e Tipo Código Descrição roteadores para troca de 0 0 echo reply (ping) ICMP (Internet Control Message informação de controle da 3 0 dest. network unreachable camada de rede 3 1 dest host unreachable Protocol) • Error reporting: hospedeiro, 3 2 dest protocol unreachable rede, porta ou protocolo 3 3 dest port unreachable ARP (Address Resolution Protocol) • Echo request/reply (usado 3 6 dest network unknown pela aplicação ping) 3 7 dest host unknown RARP, BOOTP e DHCP • Transporte de mensagens: 4 0 source quench (congestion • Mensagens ICMP control - not used) transportadas em datagramas IP 8 0 echo request (ping) • ICMP message: tipo, código, 9 0 route advertisement mais primeiros 8 bytes do 10 0 router discovery datagrama IP que causou o 11 0 TTL expired erro 12 0 bad IP header 16
  • 17. ARP– The Address Resolution ICMP Protocol • O transmissor envia uma série de segmentos UDP para o destino • O 1o possui TTL = 1 Permite converter endereços IP para • O 2o possui TTL = 2 etc. • no de porta improvável endereços físicos • Quando o enésimo datagrama chega ao enésimo roteador: Máquina pergunta para todos “A quem • O roteador descarta o datagrama pertence o endereço xx?” • E envia à origem uma mensagem ICMP (type 11, code 0) • A mensagem inclui o nome do roteador e o endereço IP Apenas xx responde com o seu endereço • Quando a mensagem ICMP chega, a origem calcula o RTT físico. • O traceroute faz isso três vezes Informação é guardada em cache com um • Critério de interrupção determinado tempo de vida • O segmento UDP finalmente chega ao hospedeiro de destino arp -a • O destino retorna o pacote ICMP “hospedeiro unreachable” (type 3, code 3) • Quando a origem obtém esse ICMP, ela pára. DHCP - Dynamic Host Protocolos de Roteamento na Configuration Protocol Internet OSPF (Open Shortest Path First) Usado para roteamento intra-SA (Sistema Autônomo) Algoritmo de estado de enlace BGP (Border Gateway Protocol) Usado para roteamento inter-AS Políticas externas devem ser consideradas e programadas nos roteadores IPv6 IPv6 Motivação inicial O espaço de endereços de 32 bits está próximo de ser completamente alocado Motivação adicional: Melhorar o formato do cabeçalho para permitir maior velocidade de processamento e de transmissão Mudanças no cabeçalho para incorporar mecanismos de controle de QOS Formato do datagrama IPV6 Não é permitida fragmentação 17
  • 18. IPv6 IPv6 Cabeçalho IPv6 Nem todos os roteadores poderão ser Priority: permitir definir prioridades diferenciadas para vários fluxos de informação atualizados simultaneamente Flow label: identifica datagramas do mesmo Não haverá um dia da vacinação “fluxo.” (conceito de “fluxo” não é bem definido). Next header: identifica o protocolo da camada Como a rede irá operar com roteadores superior ou um header auxiliar mistos de IPV4 e IPV6? Checksum: removido inteiramente para reduzir o tempo de processamento em cada salto Tunelamento Options: são permitidas, mas são alocadas em cabeçalhos suplementares, indicados pelo IPv6 transportado dentro de pacotes campo “Next header” IPv4 entre roteadores IPv4 IPv6 IPv6 Endereçamento IPv6 128 bits (16 bytes) fornece uma fonte de endereços inesgotável Os endereços são exibidos em hexadecimal 8000:0000:0000:0000:0123:4567:89AB:C DEF 8000::123:4567:89AB:CDEF ::192.31.20.46 (IPv4) 18