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Protocolo IP
Profa. Ana Cristina Benso da Silva
Disciplina: Redes de Computadores

Redes de Computadores Profa. Ana Benso
Roteiro
 IPv4
Características
Frame
Campos do Frame
 Opções IPv4
 Fragmentação e Remontagem

Características do IP
 Sistema de entrega fim-a-fim
 É um protocolo
Não orientados à conexão
Sem controle de erros e sem reconhecimento
Isso significa que o protocolo IP não executa:
Controle de erros sobre os dados da aplicação
Controle de fluxo
Sequenciamento de dados
Entrega ordenada

Características do IP
 Serviço de entrega: Best-effort
Os pacotes não são descartados
sumariamente, o protocolo torna-se não
confiável somente quando há exaustão de
recursos
 Datagrama de tamanho variável
IPv4: tamanho máximo 64 Kbytes
 Provê envio e recebimento
Erros: ICMP

Frame IP
Version HLEN Service Type Total Length
Identification Flags Fragment Offset
Time to Live (TTL) Protocol Header Checksum
Source IP Address
Destination IP Address
IP Options (if any) Padding
0 4 8 16 19 24
31
Data

Campos IP
 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

Campos do IP
 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

Campos do IP
 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

Campos 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
 Opções (variável)
 Security, source route, record route, stream id (used for
voice) for reserved resources, timestamp recording

Campos do IP
 Padding (variável)
Faz com que o header seja múltiplo de 4
 Data (variável)
Data + header < 65,535 bytes

Type of Service
 TOS (Type of Service)
 Especifica como o Datagrama deve ser tratado
 Divisão Original
 Precedence: importância do datagrama
 D: baixo atraso
 T: alto throughput
 R: alta confiabilidade
Precedence D T R Unused
0 3 4 5 6

Type of Service
 Valores possíveis
 Bits 0-2: Precedence
 111 Network control.
 110 Internetwork control.
 101 CRITIC/ECP.
 100Flash override.
 011 Flash.
 010 Immediate.
 001Priority.
 000Routine.
 Bit 3: Delay
 0 Normal delay.
 1 Low delay.
 Bit 4: Throughput
 0 Normal throughput.
 1 High throughput.
 Bit 5: Reliability
 0 Normal reliability.
 1 High reliability.
 Bits 6-7: Reserved for
future use.

Type of Service
 Problema
Difícil para a Internet atender as solicitações de
tipo de serviço
Então passa a ser usado como uma “dica” para
algoritmos de roteamento não como uma
demanda
 Em 1990 o IETF redefiniu o “service type”
para acomodar os “differentiated services”
CODEPOINT Unused
0 6

Type of Service – Compatibilidade
 Distinção entre os bits do codepoint
 Se os últimos 3 bits (codepoint) contém 0
(zero)
São definidas 8 classes de serviços que
seguem a definição original
Precedência especial: 6 e 7
Roteador deve implementar ao menos 2 esquemas
 Baixa prioridade
 Alta prioridade
3 bits em 0 e precedência 6 ou 7: alta prioridade

IP Options
 O campo de opções do protocolo IP é
opcional
Inicia após o endereço do destino
Pode estender o header do IP até o tamanho
máximo de 60 bytes
 Formato do campo de opções
COPY OPTION CLASS OPTION NUMBER
0 1 3

IP Options
 Copy (1 bit)
 Controla como os roteadores tratam as opções durante
o processo de fragmentação
 Option Class (2 bits)
 Especifica a classe geral de opções
Option Class Descrição
0 Controle da rede ou datagrama
1 Reservado
2 Depuração
3 Reservado

IP Options
 Option Number
(5 bits)
Especifica uma
classe
específica
dentre da
classe geral
Option Number Descrição
1 No operation
2 Security
3 Loose Route
7 Recorde Route
8 Stream Identifier
9 Strict Source Route
11 MTU Probe
12 MTU Reply
4 Timestamp
18 Traceroute

Record Route Option
 Provê uma forma de monitorar como os
datagramas são roteados
 Cada roteador que “roteia” o datagrama
acrescenta seu endereço IP ao campo de
opções
CODE LENGTH POINTER
FIRST IP ADDRESS
SECOND IP ADDRESS
...
0 8 16 24 31
copy + option class + option number = CODE (1 byte)

Code e Pointer
 Code ( 8 bits)
Representa os campos copy, option class e
option number
Exemplo:
copy = 0, option class = 0, option number = 7 code = 7
copy = 1, option class = 0, option number = 9 code = 137
 Pointer (8 bits)
 Aponta para próxima área a ser preenchida ou
“consultada”
 Deve ser alterada pelo host ou roteador que manipula
dados do campo de opções

Source Route Option
 Source Route
Strict Source Route: rota exata a ser seguida
Loose Source Route: deve passar pelo menos
por um dos roteadores
CODE LENGTH POINTER
IP ADDRESS OF FIRST HOPE
IP ADDRESS OF SECOND HOPE
...
0 8 16 24 31

Timestamp Option
 Similar ao Record Route
 Inicialmente contém uma lista vazia de
roteadores e tempos
 Cada roteador acrescenta seus dados
CODE LENGTH POINTER OFLOW FLAGS
FIRST IP ADDRESS
FIRST TIMESTAMP
...
0 8 16 24 31

Timestamp Option
 Cada entrada na lista contém
IP address (32 Bits)
Timestamp (inteiro de 32 bits)
 OFLOW (4 bits)
Contador do número de roteador que não
puderam acrescentar informações
 FLAGS
Controla o formato exato do campo de
timestamp

Timestamp - Flags
 Os valores possíveis são
Valor das Flags Descrição
0 Registre apenas o timestamp, omita o
endereço IP
1 Acrescente o endereço IP e após o
timestamp
3 Endereços IP são especificados pela
origem. O roteador só irá registrar seu
timestamp se o próximo IP na lista for o
seu.

Fragmentação
 Cada padrão de rede tem um MTU
diferenciado
Ethernet: 1500 bytes
ATM: 53 bytes
FDDI: 4500 bytes
...
 Datagramas maiores do que a MTU da rede
devem ser fragmentados

Fragmentação
 Cada fragmento recebe uma cópia do
header IP do datagrama original e uma
porção de dados
Header IP Dados
Header IP Dados Frag #1

Fragmentação
 No header IP dos fragmentos alteram-se os
campos
Flags, Fragment Offset, Total Length
Header IP Dados
ID = xxxx
DF = 0 MF =1 OFSSET = 0
ID = xxxx
DF = 0 MF = 0 OFSSET = 0+Tam FRAG #1
Original
Fragmentos

Fragmentação - exemplo
R1 R2
MTU = 1500 bytes MTU = 1000 bytes MTU = 1500 bytes
1 Datagrama Origem
3000 bytes
3 fragmentos de
1000 bytes
3 fragmentos de
1000 bytes
ID = 12345, DF = 0 MF = 0
Offset = 0, len = 3000
ID = 12345, DF = 0 MF = 1
ID = 12345, DF = 0 MF = 1
Offset = 1000, len = 1000
ID = 12345, DF = 0 MF = 0
Offset = 2000, len = 1000
ID = 12345, DF = 0 MF = 1
ID = 12345, DF = 0 MF = 1
Offset = 1000, len = 1000
ID = 12345, DF = 0 MF = 0
Offset = 2000, len = 1000

Fragmentação com DF = 1
R1
MTU = 1500 bytes MTU = 1000 bytes
1 Datagrama Origem
3000 bytes
0 fragmentos
Retorno ICMP
ID = 12345, DF = 1 MF = 0
ID = 12345, DF = 1 MF = 0
Datagrama
Descartado !!!
ICMP – Destination Unreachable
Fragmentation Neede and DF = 1
ICMP – Destination Unreachable
Fragmentation Neede and DF = 1
Recebido pela origem do datagrama
Se Offse t == 0 icmp

Remontagem
 Fragmentos são remontados somente no destino
 Roteadores intermediários não devem remontar
datagramas
 Gasto de memória e processamento
 Comutação de pacotes = fragmentos com rotas diferenciadas
 Tempo máximo para remontagem
 Se faltam fragmentos e o tempo se esgota, os
fragmentos são descartados
 Destino envia para origem um ICMP de Time Exceeded

Fragmentação & Remontagem
Origem
N. 7
N. 4
N. 3
N. 2
N. 1
Destino
N. 7
N. 4
N. 3
N. 2
N. 1

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