Aula18

Modelo de serviços e tarefas da camada de rede

Redes de Computadores ! Modelo de serviços (MR-OSI)
Instituto de Informática - UFRGS

• Não orientado a conexão
• Orientado a conexão
Nível de rede • Diferenciados (não definido no MR-OSI)

(continuação) ! Funcionalidades essenciais
! A implementação dessas funcionalidades é
• Endereçamento lógico

analisada caso a caso
• Roteamento • Necessidade de implementar
(simplicidade, desempenho, custo etc...)
! Outras funcionalidades • Replicação ou não de esforços
• Encapsulamento • etc

A. Carissimi -29-oct.-09
• Fragmentação e remontagem
• Controle de fluxo e/ou controle de erro
• Multiplexação
Aula 18
Redes de Computadores 2

Encapsulamento e datagrama IP Datagramas IP: campos gerais

32 bits
! Dados transferidos em unidades chamadas ! Vers (4 bits):
datagramas Ver hlen TOS Payload lenght • versão do protocolo IP (IPv4) Ver hlen TOS Payload lenght
! Encapsulamento é inserir informações de Fragment ID Flags + Offset ! Hlen (4 bits): Fragment ID Flags + Offset
controle junto com os dados TTL Protocol Checksum • Tamanho do cabeçalho em palavras TTL Protocol Checksum
! Datagrama IP éncapsulado em uma 2-PDU.: IP source address de 32 bits (min=5) IP source address
IP destination address • Provê flexibilidade para uso de IP destination address
Cabeçalho 802.3 64 Kbytes campos opcionais em palavras de


Cabeçalho IP n palavras de 32 bits
32 bits
! Comprimento total (16 bits):
Data • Tamanho em bytes do datagrama
Área de dados IP • 216 = 65535 bytes (inclui cabeçalho)


Área de dados 802.3

! Encapsula PDUs de transporte e de outros
protocolos da camada de rede

Redes de Computadores 3 Redes de Computadores 4

Modelo de serviços e a infra-estrutura de rede física Serviço de rede orientado a conexão

! Modelos de serviços MR-OSI ! Prover comunicação confiável
• Não orientado a conexão • Garantir que não há perdas, duplicação e inversão de ordem
• Orientado a conexão • Motivação: independência de camadas
• Diferenciados* (não está definido no MR-OSI) ! Canal lógico ideal (sem erros) entre a origem e o destino
! Rede subjacente (camada de enlace) ! Estabelecimento de conexão versus circuito virtual
• Orientada a datagrama

• Conexão envolve apenas os sistemas finais (nível 3 ou superior)
• Orientada a circuito virtual • Independe se a rede é orientada a comutação de circuitos ou de pacotes
! A construção de cada modelo de serviço deve ser independente da • Circuito virtual envolve os sistemas finais e intermediários (nível 2 – enlace)
rede subjacente • Rede deve prover mecanismos para comutação de circuitos

• Ao todo, há seis combinações • Protocolos de sinalização (estabelecimento do circuito virtual)


Serviço de rede não orientado a conexão Serviços diferenciados

! Unidade de informação é o datagrama ! Inclusão de novas condições na negociação do circuito virtual
! Cada datagrama é tratado de forma independente • e.g.; banda passante mínima, atraso máximo, etc
• Podem ser perdidos, duplicados, adulterados ou recebidos fora de ordem ! Base para QoS (Quality of Services)
! Serviço não confiável ! Demanda de aplicações que são sensíveis a atrasos na rede e a
• Melhor esforço possível (best effort delivery) requisitos de banda


• Confiabilidade – se desejável – deve ser provida pela camada superior
! Vantagens:
• Flexibilidade, robustez, simplicidade



Qualidade de serviço em datagramas IP Fragmentação e remontagem

! Suporte mínimo (rudimentar) ! Subdivisão de uma PDU em várias outras (fragmentos)
! Tos (8 bits): tipo do serviço e ! Razões para fragmentar PDUs:
qualidade desejada Ver hlen TOS Payload lenght
Fragment ID Flags + Offset • N-PDU for maior que a MTU da (N-1)-PDU
• Precedence: prioridade
TTL Protocol Checksum • e.g.; datagrama IP possui 64 Kbytes e quadro ethernet possui área de
• D: menor retardo
IP source address dados de 1500 bytes
• T: maior vazão
IP destination address
• R: maior confiabilidade • Tratamento eqüitável entre mensagens grandes e pequenas

• Possibilita estimar comportamento médio da rede
• Controle de erro mais eficiente
• Simplificar alocação e gerenciamento de buffers

0 1 2 3 4 5 6 7
! Remontagem é reconstrução da PDU a partir dos fragmentos
Precedence D T R Unused


Fragmentação Remontagem

! Duas opções:
• Remontagem em sistemas intermediários
Tamanho: 500 • Remontagem no sistema final destino
Deslocamento: 0
Pedaço: 0
Tamanho: 200 Tamanho: 200 Tamanho: 100
Deslocamento: 0 Deslocamento: 200 Deslocamento: 400


Pedaço: 1 Pedaço: 1 Pedaço: 0

Tamanho: 200 Tamanho: 200 Tamanho: 100
Deslocamento: 0 Deslocamento: 200 Deslocamento: 400
Pedaço: 1


Pedaço: 1 Pedaço: 0
Tamanho: 500
Deslocamento: 0
Pedaço: 0


Remontagem no sistema final Compromissos da fragmentação

! Normalmente empregada ! Aumento do overhead em função do tamanho da PDU
! Vantagens: • Menor a PDU, maior o overhead, menor a eficiência da rede
• Fragmentos são roteados independementes ! No receptor, cada PDU representa uma interrupção a ser tratada
• Sistemas intermediários não armazenam, nem remontam datagramas • Desempenho do sistema
! Desvantagens: ! Tempo de processamento

• Consumo de processamento no destino final • Maior a quantidade de PDUs, maior o tempo gasto para tratá-las
• A remontagem no destino pode ser ineficiente ! Relação custo benefício para determinar o tamanho mínimo e
• Se pelo menos um fragmento for perdido, não é possível remontar máximo para uma PDU
• Tratamento de perda (controle de erro, se houver)

! Necessário limitar o tempo máximo para remontar um datagrama
• Liberação de recursos no sistema (buffers)


Fragmentação e remontagem em datagramas IP Fragmentação IP: exemplo

! Remontagem é feita no sistema final ! Cada fragmento possui seu próprio cabeçalho
! Identificação (16 bits): Ver hlen TOS Payload lenght ! Identificador, flag more e deslocamento
• Nro. de seqüência que identifica de Fragment ID Flags + Offset • Flag more = 0 e deslocamento = 0 → não é fragmento
forma não ambígua um datagrama TTL Protocol Checksum • Flag more ≠ 0 → é fragmento (posição deslocamento*8 no original)
! Flags (3 bits): IP source address
• Flag more = 0 e deslocamento ≠ 0 → é o último fragmento
• Apenas dois são empregados IP destination address


• bit More
• bit Don’t fragment
! Deslocamento (offset)(13 bits)
• Posição dos dados dentro do fragmento


em relação ao datagrama original
• Indicado em unidades de 8 bytes

deslocamento

Controle de erro em datagramas IP Multiplexação

! O protocolo IP NÃO faz: ! A camada de rede pode “carregar” dados de/para várias entidades
• Controle de fluxo Ver hlen TOS Payload lenght • Multiplexação
• Controle de erro Fragment ID Flags + Offset
• Há apenas detecção de erro
! Pode ser de dois tipos:
TTL Protocol Checksum
! Checksum (16 bits) IP source address
• Ascendente
• Soma em complemento de 1 ’s do IP destination address • Descendente
cabeçalho

• Verificado e recalculado a cada
roteador
Transporte Transporte
Rede Rede

ascendente descendente


Multiplexação em datagramas IPs Roteamento: Tempo de vida

! Protocolo (8 bits) ! Serviços não orientados a conexão
• Indicação do protocolo do nível Ver hlen TOS Payload lenght ! Datagramas podem circular indefinidamente na rede
superior Fragment ID Flags + Offset
• Decorrência de rotas alternativas ou de roteamento dinâmico
• e.g.; 1=ICMP; 6=TCP; 17=UDP TTL Protocol Checksum
IP source address
• Indesejável por consumir recursos da rede
• Tarefa de multiplexação
IP destination address ! Solução é atribuir um tempo de vida ao datagrama


• Expirado o “prazo de validade” o datagrama não é repassado adiante
• Pode ser implementado por:
• Contador de etapas: cada roteador decrementa esse valor
Transporte
• Medição de tempo real transcorrido (wall clock time)


Rede ICMP


Roteamento em datagramas IP: tempo de vida Controle de fluxo, controle de erro e entrega ordenada

! Time to live (8 bits) ! Objetivos similares aos já estudados na camada de enlace
• Número máximo de roteadores que
um datagrama pode passar Ver hlen TOS Payload lenght ! Por que “repetir esforços”?
Fragment ID Flags + Offset • Independência de camadas
TTL Protocol Checksum • Se necessário na camada de rede, não se deve “contar” com a
IP source address implementação da camada de nível inferior (enlace)
IP destination address



Controle de erro em datagramas IP Leituras complementares

! O protocolo IP NÃO faz: ! Stallings, W. Data and Computer Communications (6th edition),
• Controle de fluxo Ver hlen TOS Payload lenght Prentice Hall 1999.
• Controle de erro Fragment ID Flags + Offset • Capítulo 15, seções 15.1, 15.2, 15.3
• Há apenas detecção de erro TTL Protocol Checksum
! Checksum (16 bits) IP source address
! Tanenbaum, A. Computer Networks (3th edition), Prentice Hall 1996.
• Soma em complemento de 1 ’s do IP destination address • Capítulo 5, seções 5.1 e 5.5.7
cabeçalho


• Verificado e recalculado a cada
roteador



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