O documento descreve o protocolo IPv4, discutindo suas considerações iniciais, características e limitações. O IPv4 foi projetado originalmente para redes menores e não suportava aplicações multimídia ou uma rede de escala global. Seu espaço de endereçamento de 32 bits está quase esgotado devido ao rápido crescimento da Internet, e suas regras de endereçamento por classes também se mostraram restritivas.

1. IPV4

2. Considerações
Inicialmente o espaço de endereçamento era largamente superior a
qualquer tipo de necessidade em qualquer instituição isoladamente.
À medida que as várias redes IPv4 foram interligadas, vindo a formar o que
hoje é conhecido por quot;internetquot;, começou a avolumar-se um grave
problema porque todos os endereços tinham de ser únicos. O espaço de
endereçamento começou a não ser suficiente para as crescentes
necessidades.
A versão 4 do IP conseguiu acomodar todas as mudanças e continuou
tornando-se cada vez mais popular, embora não tenha sido originalmente
projectado para dar suporte a uma rede de escala universal ou que
permitisse aplicações multimédia.
Para além dos espaço de endereçamento limitado (32 bits), as regras de
endereçamento que dividem as redes em classes revelaram-se também
muito restritivas, levando ao quot;desperdícioquot; de muitos endereços, pois o
aproveitamento de cada rede apenas se verifica para um número exacto de
nós, que raramente corresponde às situações concretas.
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Filipe Araújo - Ptic433 Curso 2 Redes de Computadores

3. Caracterização
• Cada interface de rede de um host ligado à Internet é identificado através
de um endereço IP.
• Na versão actual do protocolo IP, a versão 4 (IPv4) , os endereços são
constituídos por 32 bits, o que dá um total de 2³² (4.294.967.296) endereços.
• O endereçamento IP foi dividido em cinco classes: A, B, C,D e E.
• As três primeiras classes usam o que é chamado de unicast, onde cada um dos
endereços representa apenas um host simples.
• A Classe D utiliza a transmissão multicast, onde mais de um host pode receber o
dado enviado para o endereço multicast;
• A Classe E é reservada para uso futuro.
• Classes de Endereços IP:
 Classe A: 0.0.0.0 a 127.255.255.255
 Classe B: 128.0.0.0 a 191.255.255.255
 Classe C: 192.0.0.0 a 223.255.255.255
 Classe D: 224.0.0.0 a 239.255.255.255
 Classe E: 240.0.0.0 a 247.255.255.255
• As classes de endereços A e B encontram-se actualmente esgotadas;
• A classe C encontra-se em vias de esgotar, numa previsão muito
optimista, estima-se que no próximo ano não haverão endereços suficientes.
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4. Cabeçalho
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5. Cabeçalho (cont.)
• Version (4 bits)
• HLEN (4 bits)
• Tamanho em no. de palavras de 32 bits
• Header sem opções: 5 (20 bytes)
• Header com opções: tamanho máximo 15 (60 bytes)
• Service Type
• Confiabilidade, precedência, atraso e throughput
• Total Length (16 bits)
• Tamanho do header + área de dados
• Identification (16 bits)
• Identifica de forma única um pacotes IP
• Flags (3 bits)
• More Fragments (MF)
• Don´t Fragment (DF)
• Reserved
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6. Cabeçalho (cont.)
• Fragment Offset (13 bits)
• Múltiplo de byte
• Time to Live (8 bits)
• Protocol ( 8 bits)
• Próximo nível a receber dados (protocolo que está encapsulado no frame IP)
• ICMP (1), TCP (6), UDP (17)
• Header Checksum (16 bits)
• Soma dos complementos de 1 de blocos de 16 bits, contendo informações
do header do IP
• Endereço Origem (32 bits)
• Origem dos dados
• Não é alterado ao longo da transmissão
• Endereço Destino (32 bits)
• Destino dos dados
• Não é alterado ao longo da transmissão
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7. Cabeçalho (cont.)
• Opções (variável)
• Security, source route, record route, stream id (used for voice) for reserved
resources, timestamp recording
• Padding (variável)
• Faz com que o header seja múltiplo de 4
• Data (variável)
• Data + header < 65,535 bytes
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8. Limitações
• Os endereços IPv4 são bastante escassos, embora permita 4294967296
possíveis endereços. Devido a esta limitação, as organizações são obrigadas a
utilizar Network Address Translator (NAT) para mapear um endereço IP público
para vários endereços IP privados.
• O aumento em dispositivos que estão conectados à Internet levaria para o
esgotamento do espaço de endereçamento IPv4. Existe uma crescente escassez
de endereços IPv4.
• A maioria das redes que usam endereços IPv4 configurar manualmente, ou usa
um protocolo como o Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP). Existe uma
necessidade de uma configuração mais simples que não requer uma gestão de
infra-estrutura bem como DHCP, e que permite a configuração automática de
endereços IP.
• O IPv4 Tipo de Serviço (TOS) tem funcionalidade limitada, e existe a
necessidade de reforço da qualidade de serviço (QoS).
• Qualquer carga que usa uma identificação Transmission Control Protocol (TCP)
ou um User Datagram Protocol (UDP) não ocorre quando a carga é codificada
por pacotes IPv4.
• Com mais organizações ligadas à Internet, há uma necessidade de segurança
ao nível do IP.
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9. Problemas:
• Saturação do espaço de endereçamento devido ao rápido crescimento da
Internet;
• Novas tecnologias;
• Internet = “rede lenta”;
• Arquitectura IPv4 obsoleta;
• Projectado com o mínimo de opções de segurança;
• Qualidade dos serviços;
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