redes de computadores camada de rede é usada para identifcar os endereços dos sistemas na rede, e...

Jéfer Benedett Dörrprof.jefer@gmail.com

Redes de ComputadoresRedes de Computadores

● Camada de Rede●

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Kurose – Capítulo 4

Tanenbaum – Capítulo 5

Conteúdo

A camada de rede é usada para identifcar os endereços dos sistemas na rede, e para a transmissão dos dados entre os sistemas. A camada de rede deve estar ciênte do meio físico da rede, e empacotar a informação de tal forma que a camada de link possa enviá-la para a a camada física. Por exemplo, se a linha telefônica é o meio físico, então a camada de rede deve preparar a informação de tal forma que a a camada de link possa enviála por um ciruito analógico. Da mesma forma, se a informação é uma placa de rede Ethernet, então a camada de rede deve encapsular a informação nos sinais digitais apropriados para a Ethernet, e então passá-la para a camada de link que a enviará. Em muitas redes, a camada de rede não verifica a integridade da informação. Ela, simplesmente, fornece o empacotamento e o serviço de envio, assumindo que se a camada de rede não reportar algum erro então a rede está operacional. Estações de rádio e televisão ttrabalham desta maneira, assumindo que se eles transmitem um sinal, então os aparelhos de TV e rádio irão recebê-los sem problemas. Da mesma forrma, encontram-se tecnologias de redes assumindo este procedimento, deixando eque os protocolos de camadas de nível maior forneçam este rastreio de envio e garantam a integridade.

Camada de Rede – terceira camada

Transporta segmentos do hospedeiro transmissor para o receptor

No lado transmissor, encapsula os segmentos em datagramas

No lado receptor, entrega os segmentos à camada de transporte

Protocolos da camada de rede em cada hospedeiro, roteador

Roteador examina campos de cabeçalho em todos os datagramas IP que passam por ele

Camada de Rede

Comutação: mover pacotes da entrada do roteador para a saída apropriada do roteador

❍Roteamento: determinar a rota a ser seguida pelos pacotes desde a origem até o destino.

❍ Algoritmos de roteamento

Analogia: Roteamento: processo de planejar a viagem da origem ao destino

Comutação: processo de passar por um único intercâmbio

Funçoes cahve

Comutação: mover pacotes da entrada do roteador para a saída apropriada do roteador

❍Roteamento: determinar a rota a ser seguida pelos pacotes desde a origem até o destino.

❍ Algoritmos de roteamento

Analogia: Roteamento: processo de planejar a viagem da origem ao destino

Comutação: processo de passar por um único intercâmbio

Funçoes chave

Dispositivos da camada de rede

Protocolos: icmpICMP: Internet Control Message Protocol

Usado por computadores e roteadores para troca de informação de controle da camada de rede Error reporting: hospedeiro,

rede, porta ou protocolo Echo request/reply (usado pela aplicação ping)

Transporte de mensagens: Mensagens ICMP transportadas em datagramas IP

ICMP message: tipo, código, mais primeiros 8 bytes do datagrama IP que causou o erro

Tipo Código Descrição0 0 echo reply (ping)3 0 dest. network unreachable3 1 dest host unreachable3 2 dest protocol unreachable3 3 dest port unreachable3 6 dest network unknown3 7 dest host unknown4 0 source quench (congestion control - not used)8 0 echo request (ping)9 0 route advertisement10 0 router discovery11 0 TTL expired12 0 bad IP header

Protocolos: icmpICMP: Internet Control Message Protocol

Usado por computadores e roteadores para troca de informação de controle da camada de rede Error reporting: hospedeiro,

rede, porta ou protocolo Echo request/reply (usado pela aplicação ping)

Transporte de mensagens: Mensagens ICMP transportadas em datagramas IP

ICMP message: tipo, código, mais primeiros 8 bytes do datagrama IP que causou o erro

O transmissor envia uma série de segmentos UDP para o destino

O 1o possui TTL = 1 O 2o possui TTL = 2 etc.

Quando o enésimo datagrama chega ao enésimo roteador: O roteador descarta o datagrama E envia à origem uma mensagem ICMP (type 11, code 0) A mensagem inclui o nome do roteador e o endereço IP

Quando a mensagem ICMP chega, a origem calcula o RTT O traceroute faz isso três vezes Critério de interrupção O segmento UDP finalmente chega ao hospedeiro de destino O destino retorna o pacote ICMP “hospedeiro unreachable” (type 3, code 3) Quando a origem obtém esse ICMP, ela pára.

Traceroute e ICMP

O transmissor envia uma série de segmentos UDP para o destino

O 1o possui TTL = 1 O 2o possui TTL = 2 etc.

Quando o enésimo datagrama chega ao enésimo roteador: O roteador descarta o datagrama E envia à origem uma mensagem ICMP (type 11, code 0) A mensagem inclui o nome do roteador e o endereço IP

Quando a mensagem ICMP chega, a origem calcula o RTT O traceroute faz isso três vezes Critério de interrupção O segmento UDP finalmente chega ao hospedeiro de destino O destino retorna o pacote ICMP “hospedeiro unreachable” (type 3, code 3) Quando a origem obtém esse ICMP, ela pára.

Traceroute e ICMP

ARP

A camada de rede (terceira camada do modelo ISO/OSI) provê, dentre outros serviços: – Mecanismos para encaminhar dados de uma origem a um destino – roteamento. Existem duas abordagens quanto ao serviço prestado: – Circuitos virtuais (circuit switching): orientados à conexão; caminhos preestabelecidos até o destino. Ex.: ATM; – Datagramas (packet switching, store-and-forward): cada mensagem é tratada independentemente e roteada individualmente até o destino. As mensagens são passadas (hop) entre cada roteador até o destino. Ex.: IP.

Funções e serviços prestados

A capacidade de roteamento é atribuída às funções da camada de redes. Roteadores são equipamentos que possuem, normalmente, uma implementação reduzida da pilha de protocolos (até a camada 3). Entre as funções de um roteador pode estar a decisão pelo melhor caminho a ser utilizado para o encaminhamento do pacote. Roteadores de uma rede podem colaborar para a definição do mesmo.

Roteamento

A cada interação do algoritmo, é escolhido o laço com menor custo para se alcançar o próximo nó, no caminho do destino.

Pode ser uma função da distância,largura de banda, trafeco, custo da comunicação, comprimento da fila,...

Dijkstra: cientista da computação Edsger Dijkstra, soluciona o problema do caminho mais curto num grafo dirigido ou não dirigido com arestas de peso não negativo.

Rótulos temporários ou permanentes

Roteamento pelo menor caminho

Roteamento pelo menor caminho

Consiste em enviar um pacote que chegou para todas as interfaces, exceto a por onde chegou. Um dos principais problemas com este algoritmo refere-se à retransmissão sucessiva do mesmo pacote. Uma das formas de evitá-la é colocar um contador incremental que força o descarte do pacote após ser retransmitido por N roteadores. Para evitar a retransmissão cíclica, cada roteador deve também manter uma numeração de seqüência, relacionada ao roteador de onde originou a transmissão.

Melhoria: inundação seletiva.

Roteamento por inundação (flooding)

Os roteadores vizinhos periodicamente difundem informações sobre as rotas e custos que possuem para os diversos destinos. Maior problema: custa a estabilizar. Um roteador: – Espera pela próxima mensagem de atualização – Itera e compara todas as mensagens recebidas – Se a mensagem indicar um caminho mais curto ao destino – Insere a origem (dessa mensagem) como o next hop ao destino – Recalcula a distância ao destino considerando o custo apresentado, somado à distância até esse roteador

Usado na ARPANETNa Internet - RIPUsa numero de hops, tamanho da fila ou milissegundos

Roteamento por Vetor de Distância

Roteamento por Vetor de Distância

todos começam suas tabelas com distância a A, sendo infinito (ou desconhecida). Os roteadores aprendem durante várias interações, o custo e o caminho até A. .

Roteamento por Vetor de Distância

Usado na ARPANET até 1979Uma outra estratégia de roteamento consiste em difundir para toda a rede a informação sobre o estado de cada enlace das interfaces de cada roteador. Todos os roteadores que receberem tais informações poderão calcular e atualizar suas próprias tabelas.

Passos: – Encontrar cada roteador vizinho e seu endereço – Calcular o custo do enlace que liga a cada vizinho – Construir um pacote de estado de link (link state packet) para dizer a todos o que aprendeu – Enviar o pacote a todos os roteadores – Operar o algoritmo de Dijkstra em cada nó

Roteamento por estado de link

a) Para definir o custo do enlace: Envia-se um pacote ECHO para aquela interface, e mede-se o tempo de retorno (round-trip delay). Um dos problemas: considerar, ou não, sobrecargas momentâneas no laço local.

b) Construindo pacote LSP (Label Switch Path)São inseridas informações sobre seqüência e idade, além dos dados sobre os enlaces. O maior problema é decidir quando enviar novamente informações (uma sugestão: a cada hora).

c) Distribuição dos LSPs É utilizada o algoritmo de flooding, mantendo-se o controle através dos números de seqüência (associados às origens). O roteamento por estado de link é utilizado pelo OSPF (Open Shortest Path First). Substituiu o RIP na Internet. Opera em conjunto com outros protocolos, como Exterior Gateway Protocol (EGP) ou Border Gateway Protocol (BGP).

1. Qual a versão atualmente mais amplamente utilizada do IP?IPv3IPv4IPv5IPv6Não existe versão para o IP

2. De acordo com o modelo OSI, em qual camada situa-se o IP?AplicaçãoTransporte RedeEnlaceFísica

3. O protocolo ICMP roda sobre UDP roda diretamente sobre IP roda sobre TCP nenhuma das respostas acima

Questões

Quando uma quantidade excessiva de pacotes é encaminhada para a rede, surge uma série de problemas de performance.

Congestionamento

Quando uma quantidade excessiva de pacotes é encaminhada para a rede, surge uma série de problemas de performance.

Congestionamento

http://media.pearsoncmg.com/aw/aw_kurose_network_2/applets/ip/ipfragmentation.html

Congestionamentoipv4ipv6NATBGP

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