3 – Nível de Rede - Técnico Lisboa - Autenticação · encaminhamento têm que ter 10 linhas só para esta organização. TRC – Prof. Paulo Lobato Correia 16 ... Pacotes IPv6

Telecomunicações e Redes de ComputadoresTelecomunicações e Redes de Computadores

3 3 –– Nível de RedeNível de Rede

Prof. Paulo Lobato CorreiaIST, DEEC – Área Científica de Telecomunicações

TRC – Prof. Paulo Lobato Correia 2

ObjectivosObjectivos

Enquadramento

Endereçamento ao nível de rede

Encaminhamento

Protocolo IP

Empacotamento e fragmentação

Qualidade de serviço

Outros protocolos de nível de rede: ICMP, IGMP


Modelo TCP/IP: NModelo TCP/IP: Níível de Rede vel de Rede

Cliente ServidorComutador Ethernet Router

Aplicação HTTP Msg Aplicação

Transporte TCP Msg Transporte

Rede RedeRede

Dados TramaEthernet

Dados Dados Dados

Físico Físico FísicoFísico

Pacote IP


ClienteServidorComutador

EthernetEncaminhador

Rede Pacote RedeRede

Modelo TCP/IP: Nível de Rede Modelo TCP/IP: Nível de Rede


tabela deencaminhamento

Protocolos de encaminhamentoRIP, OSPF, BGP

Protocolo IPEndereçamentoFormato dos datagramasOperações sobre datagramas

Protocolo ICMPRelato de errosControlo

Nível de transporte: TCP, UDP

Nível de ligação de dados

Nível físico

Nível de rede




Responsável pelo encaminhamento de pacotes da origem até ao destino, através de diversas redes interligadas por encaminhadores.

Comunicação ponto-a-ponto: estação - encaminhador - encaminhador - … - estação

Funções do nível de rede:Endereçamento (endereço IP)EncaminhamentoEmpacotamentoFragmentaçãoQualidade de serviço


EndereçamentoEndereçamento

Ao nível de rede cada estação deve poder ser identificada de forma a permitir comunicação global entre quaisquer estações na Internet.

Os endereços IP devem ser únicos e universais.

Endereço IP v4 (RFC 760):Constituído por 4 bytes (32 bits);

É habitual representar os endereços usando notação decimal para facilitar leitura humana (ex.: 193.136.128.1);

As estações e os routers trabalham com os endereços na forma binária.

1001000100111… (32 bits)(Usado por estações e routers)

193.136.128.1(Apenas para leitura humana)


Espaço de EndereçamentoEspaço de Endereçamento

Espaço de endereçamento é o número total de endereços disponíveis. Com endereços de N bits há 2N endereços possíveis;

Ao utilizar endereços de 32 bits, o espaço de endereçamento da Internet é de 232 ou seja 4 294 967 296 de endereços.

Se não houvessem outras restrições poder-se-iam ligar mais de 4000 milhões de dispositivos na Internet.

Numeração decimal (base 10): 1992(10)

1992 = 1x1000 + 9x100 + 9x10 + 2x1

103=1000, 102=100, 101=10, 100=1

Numeração binária (base 2): 1011 0110(2) -> 182(10)

182 = 1x128 + 0x64 + 1x32 + 1x16 + 0x8 + 1x4 + 1x2 + 0x1

27=128, 26=64, 25=32, 24=16, 23=8, 22=4, 21=2, 20=1


Endereços IP v4Endereços IP v4

Os endereços têm duas componentes:Identificação de rede (NetID);

Identificação do interface de rede de uma estação (HostID);

Estações com a mesma componente de rede comunicam directamente;

Estações com componente de rede distintas comunicam através de encaminhadores;

Os primeiros 4 bits do endereço IP especificam se a componente de rede tem 1, 2 ou 3 bytes de comprimento. O restante é usado para identificação das estações.


Classes de endereços:

0 rede

10

110 rede

1110 Endereço multicast

A

B

C

D

0.0.0.0 a127.0.0.0128.0.0.0 a191.255.255.255192.0.0.0 a223.255.255.255

224.0.0.0 a239.255.255.255

32 bits

estação

estaçãorede

estação






Endereços começados por 127 são especiais:Estão reservados para fazer referência ao próprio computador;127.0.0.1 – localhost

Endereços com todos os bits destinados a identificar a estação a 0 (zero) :

Representa o endereço da rede;Exemplo: o endereço 193.136.128.41 pertence à a rede classe C

193.136.128.0

Endereços com todos os bits destinados a identificar a estação a 1 (um) :

Representa o endereço para difusão (broadcast);Exemplo: 193.136.128.255







Há endereços que são reservados mas não usados:Exemplo: rede necessita de 2500 endereços;Tem atribuído um bloco de endereço de classe B (65536 endereços);Só usa 3.8 % dos endereços disponíveis!

Para não atribuir muitos endereços em excesso, podem resultar tabelas de encaminhamento com muitas entradas:

Exemplo: rede necessita de 2500 endereços;São-lhe atribuídos 10 blocos de endereços de classe C (2540 endereços);Usa 98.4 % dos endereços disponíveis, mas as tabelas de encaminhamento têm que ter 10 linhas só para esta organização.


O controlo dos endereços IP em utilização pertence à Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN) que controla a Internet Assigned Numbers Authority (IANA).A IANA distribui o espaço de endereçamento por três entidades geograficamente distintas: Regional Internet Registries (RIRs), que garantem que os endereços atribuídos são únicos, e que são geridos criteriosamente (são um bem escasso!).

Atribuição de Endereços IPAtribuição de Endereços IP

IANAIANA

InterNICInterNICAméricaAmérica

RIPERIPEEuropaEuropa

APNICAPNICÁsiaÁsia



Endereços IP v4 (32 bits) estarão esgotados em breve: Componentes de rede e estação desperdiçam endereços;Estações usam endereços mesmo se não estão ligadas à Internet;Crescimento da Internet.

IP v6:Nova geração do IP; Endereços representam-se com 128 bits;Auto-configuração de endereços;Cabeçalho (header) mais eficiente e simplificado;Permite expedição e comutação rápidas de pacotes;Qualidade de serviço (QoS); Autenticação e encriptação.



Migração IPv4 - IPv6:Não vai haver um dia em que todos os encaminhadores mudam de

IPv4 para IPv6;Migração de IPv4 para IPv6 terá que ser gradual;IPv4 e IPv6 podem coexistir;

Soluções de Migração:Pilha dupla IPv4/IPv6: alguns encaminhadores conseguem traduzir

pacotes entre os dois formatos;Túneis: Pacotes IPv6 transportados como dados de pacotes IPv4.



Pilha dupla: Há informação no cabeçalho do datagrama IPv6 inicial que é perdida quando ele é traduzido num datagrama IPv4

A B C D E F

IPv6Fluxo: XIP fonte: AIP dest.: F

IPv6Fluxo: ?IP fonte: AIP dest.: F

IPv4 IPv4 IPv6 IPv6IPv6 IPv6

IPv4IP fonte: AIP dest.: F

IPv4IP fonte: AIP dest.: F



Túnel:

A B C D E F


IPv4 IPv4 IPv6 IPv6IPv6 IPv6

IPv4IP fonte: BIP dest.: E

A F

IPv6 IPv6IPv6 IPv6

EB


IPv4IP fonte: BIP dest.: E




EndereçamentoEndereçamento

Até agora verificámos existirem 3 tipos de endereços:Endereço ao nível de aplicação (ex.: www.ist.utl.pt – servidor);Endereço ao nível de transporte (ex.: portos 52132 e 80 – cliente e

servidor, respectivamente);Endereço IP ao nível de rede (ex.: 193.136.222.20 e 193.136.128.1 –

origem e destino, respectivamente);

O utilizador só conhece o primeiro tipo de endereço (servidor aplicação), mas os pacotes para serem transmitidos necessitam pelo menos de conhecer os portos e endereços IP de origem e destino.

O porto de destino é específico da aplicação (ex.: 80 para HTTP);O porto de origem é atribuído temporariamente pela estação, que também

conhece o seu endereço IP;O endereço IP de destino é obtido a partir do endereço do nível de

aplicação recorrendo ao DNS (Domain Name System).


Endereçamento: ExemploEndereçamento: Exemplo


Web Browser

Pacote

Caminho

Web Server

Cliente Web – Utilizador (PC) Endereço IP = 193.136.128.57Porto usado: 51045Host name = nyquist.ist.utl.pt

Servidor WebEndereço IP = 193.136.222.20

Porto usado: 80Host name = www.img.lx.pt

Encaminhador

Endereçamento: ExemploEndereçamento: Exemplo


A

ED

CB

F2

21

3

1

1

2

53

5

EncaminhamentoEncaminhamento

Encaminhamento: determinação de caminhos apropriados para comunicação entre qualquer par de estações de origem e destino;

Rede pode ser modelada por um grafo:Nós e ligações;

“Comprimento” de uma ligação depende de:atraso (distância, velocidade);custo monetário;nível de congestão;taxa de erros;

Neste sentido, um bom caminho é o caminho mais curto.


Os pacotes são encaminhados através da Internet.

Encaminhadores

CaminhoRede 1

Rede 2

Pacote



O encaminhador retira o pacote da rede de origem e retransmite-o na rede seguinte do caminho (funcionamento store-and-forward), usando em cada rede diferente o formato de trama adequado.

Trama

Mesmopacote

Formato de trama diferente

3º formatode trama



Qual o melhor caminho de A para B?



Melhor caminho depende também do tipo de serviço.Por exemplo, atraso mínimo possível vs. fiabilidade.



Olhando para o encaminhador R1 do exemplo anterior, este tem 3 interfaces de rede (ligações).Pacotes provenientes da interface 1, com destino à estação B, são enviados para a interface 2.

Tabelas de EncaminhamentoTabelas de Encaminhamento


Cada encaminhador tem as suas tabelas de encaminhamento.



De facto, as tabelas de encaminhamento contêm mais informação.

Geralmente não contêm uma entrada para cada estação: o seu tamanho seria enorme. Basta conter o endereço da rede de destino. Essa rede faz a mensagem chegar à estação de destino (ex.: por difusão).


Linha Rede/Subrede Máscara (/Prefixo) Métrica

(Custo)Próx.

RouterInterface

1 128.171.0.0 255.255.0.0 (/16) 47 G2

2 172.30.33.0 255.255.255.0 (/24) 0 Local1

3 192.168.6.0 255.255.255.0 (/24) 12 G2


Para verificar a que rede pertencem um endereço aplica-se uma máscara binária (“AND” lógico), para remover a componente do endereço IP que identifica a estação.

Tabelas de Encaminhamento: MáscarasTabelas de Encaminhamento: Máscaras

1. MascaramentoInformação 1 1 0 0Máscara 1 0 1 0Resultado 1 0 0 0

3. ExemploEndereço IP 172. 30. 22. 7Máscara 255. 0. 0. 0Resultado 172. 0. 0. 0

2. Valores HabituaisBinário Decimal00000000 011111111 255

4. Exemplo 2Endereço IP 172. 30. 22. 7Máscara 255. 255. 0. 0Resultado 172. 30. 0. 0


Exemplo de aplicação de uma máscara binária ao endereço de classe C: 234.136.25.50 para identificar a rede e a estação.

Tabelas de Encaminhamento: MáscarasTabelas de Encaminhamento: Máscaras


Exemplo de configuração de endereço IP em ambiente Windows.




Row Network/Subnet Mask (/Prefix)* Metric

(Cost)

Next-Hop

RouterInterface

1 128.171.0.0 255.255.0.0 (/16) 47 G2

2 172.30.33.0 255.255.255.0 (/24) 0 Local1

3 192.168.6.0 255.255.255.0 (/24) 12 G2

Encaminhador testa 1ª linha da tabela:Endereço IP = 172.30.33.6 Máscara = 255.255.0.0Resultado = 172.30.0.0

Resultado é diferente do valor 128.171.0.0 do campo Network/Subnet

Exemplo: Endereço IP de destino = 172.30.33.6




(Cost)

Next-Hop

RouterInterface

1 128.171.0.0 255.255.0.0 (/16) 47 G2

2 172.30.33.0 255.255.255.0 (/24) 0 Local1

3 192.168.6.0 255.255.255.0 (/24) 12 G2

Encaminhador testa 2ª linha da tabela:Endereço IP = 172.30.33.6

Máscara = 255.255.255.0Resultado = 172.30.33.0

Resultado é igual ao valor 172.30.33.0 do campo Network/Subnet

Exemplo: Endereço IP de destino = 172.30.33.6



Se a máscara for 0.0.0.0 há sempre emparelhamento (o resultado é sempre 0.0.0.0):

Desta forma é possível definir o encaminhamento por omissão(default router), que é seguido em caso de nenhuma outra linha ser escolhida.


(Cost)

Next-Hop

RouterInterface

15 0.0.0.0 0.0.0.0 (/0) 5 H3



Para cada pacote:Primeiro, para cada linha da tabela de encaminhamento, aplicar a máscara e procurar emparelhamentos:

Analisar endereço IP de destino do pacote;Aplicar a máscara da linha da tabela de encaminhamento;Comparar resultado do mascaramento com o valor do campo Network/Subnet dessa linha;Se a comparação for positiva:• Adicionar esta linha à lista de linhas candidatas para o

encaminhamento deste pacote;• Senão, ignorar esta linha.



Segundo, procurar o melhor emparelhamento:Se apenas existir um, esse é o melhor;Se for o emparelhamento mais longo, esse é o melhor;Se houver vários emparelhamentos com o maior comprimento, seleccionar a linha com a melhor métrica:• Pode ser o menor valor (ex.: custo);• Pode ser o maior valor (ex.: velocidade);

Terceiro, enviar o pacote para uma interface de rede:Enviar o pacote pela interface da linha escolhida, para a rede ou subrede correspondente;Nessa rede ou subrede, enviar o pacote para:• O próximo encaminhador (next-hop-router), ou:• Para a estação de destino se o valor do campo next-hop router

contiver o valor “local”.



Resumo:A decisão de encaminhamento exige que seja testada cada linha da tabela de encaminhamento, para cada pacote, de forma a escolher o melhor caminho;

Operação demorada;

Cada pacote é processado separadamente;Encaminhador tem que ter grande capacidade de processamento;

Com rotas alternativas podem existir vários candidatos para encaminhar o pacote;

Escolha depende do valor da métrica de cada linha.


Actualização das Tabelas de Actualização das Tabelas de EncaminhamentoEncaminhamento

Como é feita a actualização das tabelas de encaminhamento?

Encaminhadores trocam informação uns com os outros.

Transmitem os campos de Network/Subnet juntamente com os valores das métricas associadas, para os caminhos conhecidos.

Estas trocas seguem as regras definidas pelos algoritmos de encaminhamento.

As tabelas de encaminhamento determinam apenas o próximo salto do caminho. Estas tabelas devem ser consistentes para o

encaminhamento ter sucesso.


Actualização das Tabelas de Actualização das Tabelas de EncaminhamentoEncaminhamento

Informação de tabelas de

encaminhamento

Encaminhador

Encaminhador

Encaminhador

Encaminhador

Encaminhador

Informação de tabelas de

encaminhamento


Encaminhamento na InternetEncaminhamento na Internet

A Internet é constituída por vários sistemas autónomos (Autonomous System - AS) interligados:


Encaminhamento HierárquicoEncaminhamento Hierárquico

O encaminhamento na Internet é hierárquico:Primeiro é feita a entrega ao sistema autónomo (AS);Depois é feita a entrega à rede de destino;Finalmente é feita a entrega à estação.

O encaminhamento hierárquico permite reduzir o tamanho das tabelas de encaminhamento


Actualmente existem dois tipos de algoritmos para encaminhamento:

Vector distância (Distance Vector) – usa o menor comprimento possível da ligação para decidir o encaminhamento de um pacote;

Estado da ligação (Link State) – usa vários tipos de informação, tomando em consideração o estado de congestão e tempo de resposta, para decidir o encaminhamento de um pacote;

Os algoritmos de estado da ligação são hoje em dia mais populares que os de vector distância.

Algoritmos de Encaminhamento DinâmicoAlgoritmos de Encaminhamento Dinâmico


Algoritmo de Algoritmo de DijkstraDijkstra

Um dos algoritmos vector distância mais usados para escolha dos caminhos “mais curtos” é o algoritmo de Dijkstra.Associa a cada ligação um custo dependente de: capacidade da ligação, atraso, custo monetário, erros, ...Algoritmo de Dijkstra:

Determina o caminho mais curto de uma estação a todas as outras;

É um algoritmo iterativo;

A

ED

CB

F2

21

3

1

1

2

53

5


Algoritmo de Algoritmo de DijkstraDijkstra: exemplo: exemplo

123456

PendentesBCDEF

BCEFBCF

CFF

d[B],p[B]2,A2,A2,A

d[C],p[C]5,A4,D3,E3,E

d[D],p[D]1,A

d[E],p[E]infinito

2,D

d[F],p[F]infinitoinfinito

4,E4,E4,E

Iteração

ED

CB

F2

21

3

1

1

2

53

5

Ad[x] – distância do nó A ao nó xp[x] – predecessor no caminho mais

curto até x

Nó de origem: A


Encaminhamento num AS: Interior Gateway Protocols – IGP;Encaminhamento entre ASs: Exterior Gateway Protocol – EGP.

Encaminhamento Interior e ExteriorEncaminhamento Interior e Exterior


Existem três protocolos de encaminhamento dinâmico geralmente usados para encaminhamento interior (IGP) a um AS:

Routing Information Protocol (RIP) – É usado pelo gestor de rede para construir tabelas de encaminhamento. Usa algoritmos vector distância. É usado na Internet, sobretudo em redes simples, difundindo tabelas de encaminhamento com periodicidade de cerca de um minuto;

Open Shortest Path First (OSPF) – Usa algoritmos estado da ligação, pelo que é mais usado que RIP. Coloca uma menor sobrecarga na rede, pois apenas troca actualizações e não tabelas completas;

Enhanced Interior Gateway Routing Protocol (EIGRP) – Usa algoritmos estado da ligação, tal como OSPF. Guarda informação sobre capacidade de transmissão, atraso, fiabilidade e carga de cada ligação. O protocolo também guarda as tabelas de encaminhamento dos seus vizinhos, informação que usa na decisão de encaminhamento.

Algoritmos de Encaminhamento InteriorAlgoritmos de Encaminhamento Interior


RoutingRouting InformationInformation Protocol (RIP)Protocol (RIP)

Vector distânciaComprimento das ligações é considerado unitárioDiâmetro da rede inferior a 16 (número máximo de saltos = 15)

Cada encaminhador envia periodicamente o seu vector de distâncias aos vizinhos

Encaminhadores não guardam informação sobre os vectores distância dos vizinhos

Ausência prolongada da recepção de vectores distância indica falha na ligaçãoOpera sobre UDP !

(porto 520)

Processo que executa RIP é o routed

CabeçalhoUDP

Dados UDP:Mensagem RIP


“Vector Distância”: actualização das tabelasR1 anuncia-se como encaminhador RIP;R2 actualiza a sua tabela e passa a informação aos vizinhos

R3 sabe que distância a R2 é 1 pelo que distância a R1 será 2;

Convergência é lenta (pode originar perda de pacotes).

RoutingRouting InformationInformation Protocol (RIP)Protocol (RIP)

R1 R2 R3d(R1)=1

R1 R2 R3

d(R2)=1d(R1)=2


Open Shortest Path First (OSPF)Open Shortest Path First (OSPF)

Estado da ligaçãoA cada ligação podem estar associadas várias métricasMúltiplos caminhos do mesmo comprimento entre pares origem destinoSegurança Suporte de hierarquias dentro de uma AS (designated routers)Suporte de multicastOpera sobre IP

Processo que executa OSPF é o gated

CabeçalhoIP

Dados IPMensagem OSPF


Open Shortest Path First (OSPF)Open Shortest Path First (OSPF)

“Estado da Ligação”: actualização das tabelasQuando um encaminhador detecta alteração numa ligação informa o designated router, que notifica todos os encaminhadores dessa área da alteração (não envia tabelas completas);Convergência é rápida.

Área DesignatedRouter

2

2 2

2

1


RIP ou OSPFRIP ou OSPF

A escolha é de quem gere um sistema autónomo;RIP é adequado para redes de pequena dimensão:

Fácil de implementar; 15 saltos não é problema; difusão de tabelas (inclusive para as estações, interrompendo-as) não é demasiado importante;

OSPF é escalável:Funciona com redes de qualquer dimensão; Complexidade de gestão é compensada pela maior eficiência em redes de grande dimensão.


SistemaAutónomo

Algoritmos de Encaminhamento Exterior: BGPAlgoritmos de Encaminhamento Exterior: BGP

Border Gateway Protocol (BGP):Vector caminho:

Cada encaminhador fronteira anuncia, para cada prefixo IP de destino, todo o caminho de ASs até chegar a esse destino;

Política de escolha de caminhos:Cada AS pode decidir não anunciar os seus caminhos a algumas ASs vizinhas;Cada AS atribui um nível de preferência aos caminhos anunciados pelos vizinhos;

Opera sobre TCP.

SistemaAutónomoBGP


Endereçamento DinâmicoEndereçamento Dinâmico

Quando uma estação se desloca (ex.: computador ligado noutra rede), tem de se actualizar o seu endereço. Solução: usar endereçamento dinâmico.

Existe um servidor responsável por atribuir endereço IP às estações cada vez que se ligam à rede;

Existem dois protocolos geralmente usados para este fim:Bootstrap Protocol (bootp) para redes dial-up (1985);Dynamic Host Control Protocol (DHCP) para redes não dial-up (1993);

Os servidores Bootp ou DHCP podem ser configurados para atribuir sempre o mesmo endereço a uma estação sempre que se liga à rede, ou atribuir-lhe o próximo endereço disponível.


Endereçamento Dinâmico: Exemplo DHCPEndereçamento Dinâmico: Exemplo DHCP


WINSWINS

WINS (Windows Internet Naming Service) gere a associação de nomes (e localizações de estações) com os endereços IP, de forma automática em redes Windows.

WINS gera tabela com mapeamento entre nome da estação e endereço IP; quando um computador se desloca para outra localização a informação correspondente é automaticamente actualizada na tabela WINS.

O WINS complementa o funcionamento do servidor DHCP.


Um pacote pode ser encaminhado de duas formas:Circuitos Virtuais:• É estabelecido um circuito (virtual) entre emissor e destinatário;• A transferência de dados é feita em modo store-and-forward;• É guardada informação de estado do circuito virtual em todos

os encaminhadores;

Datagrama• Cada pacote é tratado separadamente, seguindo o seu próprio

caminho ao longo da rede (não é estabelecido circuito);• Serviço na base do melhor esforço (best-effort);• Encaminhadores não mantêm informação de estado relativa ao

fluxo de informação.

CircuitosCircuitos VirtuaisVirtuais e e DatagramasDatagramas


Cliente IP Servidor IP

Pacote IP: Datagrama

ConnectionlessPacotes são enviados isoladamente

Não fiávelNão há correcção de erros

Em caso de detecção de erro: descartado(O IPv6 nem sequer verifica se há erros)

Deixa correcção de erros para o nível de transporteReduz custo dos encaminhadores

Protocolo IPProtocolo IP


Protocolo IP v4Protocolo IP v4

Pacote IP v4:TOS: Tipo de serviço;Identificador:

Número de sequência;

Sinalizadores e offset:Fragmentação e

reconstrução de datagramas;

TTL (Time to Live):Decrementado em cada

encaminhador (máx=255);

Protocolo: Do nível de transporte: TCP,

UDP, ICMP, IGMP, RVSP, ...

ver. comprimento total

32 bits

dados da camada de transporte(comprimento variável)

identificador

checksumTTL

endereço IP fonte

comp. cab. TOS

sinal. offset

protocolo

endereço IP destino

opções (comprimento variável)


IPv4: Tipo de ServiçoIPv4: Tipo de Serviço

Permite determinar características de cada datagrama individual;Sub-campo de prioridade (3 bits):

Indica grau de urgência ou prioridade;Encaminhadores usam este campo para determinar ordem nas filas de espera e descarte de pacotes para controlo de congestão;

Sub-campo de tipo de serviço (4 bits):Dá indicações sobre a selecção do próximo salto, baseado no tipo de serviço;Pode ser útil na escolha do tipo de rede a usar, para suportar a QoSpretendida;Juntamente com a prioridade condiciona a gestão das filas de espera nos encaminhadores.

Prioridade Tipo de Serviço 0

0 1 2 3 4 5 6 7


ver. rótulo de fluxo

comprimento

classetráfego

próximocab.

lim. saltos

32 bits

endereço IP fonte

endereço IP destino

Protocolo IP v6Protocolo IP v6

Cabeçalho IP v6:Classe de tráfego:

Prioridades

Rótulo de fluxo:QoS

Comprimento:Dos dados que se seguem

Próximo cabeçalho:Chave de desmultiplexagem


Empacotamento e FragmentaçãoEmpacotamento e Fragmentação

A mensagem recebida do nível de transporte é organizada em pacotes de menor dimensão, dependendo do valor MTU (Maximum Transport Unit) de cada rede.

Os pacotes contêm uma porção da mensagem do nível de transporte à qual é adicionado o cabeçalho do nível de rede.

Dados

Dados Dados DadosH H H

R-PDU

cabeçalhonível rede

fracção mensagemnível transporte

T-PDU


H1 R1 R2 R3 H8

ETH IP (1400) FDDI IP (1400) PPP IP (512)

PPP IP (376)

PPP IP (512)

ETH IP (512)

ETH IP (376)

ETH IP (512)

Ident= x Offset= 0

Inicio do cabeçalho

0

Resto do cabeçalho

1400 bytes dados

Ident= x Offset= 0


1

Resto do cabeçalho

512 bytes dados

Ident= x Offset= 512


1

Resto do cabeçalho

512 bytes dados

Ident= x Offset= 1024


0

Resto do cabeçalho

376 bytes dados

Cada rede tem o seu valor de MTU;Estratégia:

Fragmentar quando necessário;Tentar evitar fragmentação na estação de origem;É possível refragmentar; Cada fragmento compõe um datagrama;Reconstrução só no destino;Offset indica número do primeiro byte do fragmento, em múltiplos de 8 bytes.

Fragmentação e reconstruçãoFragmentação e reconstrução


Qualidade de ServiçoQualidade de Serviço

A noção de qualidade de serviço (Quality of Service – QoS), está relacionada com a possibilidade de medir, melhorar e até certo ponto garantir à partida a qualidade da transmissão (ritmo, taxa de erros, largura de banda, atraso, variação do atraso - jitter).

Encaminhamento com QoS:É possível usar encaminhamento dinâmico, atribuindo prioridades diferentes a diferentes serviços.

Categorias de tráfego:Tráfego sem requisitos de tempo real (ex.: FTP, e-mail):

A prioridade é a correcção dos dados, e não a constância de atraso; Tráfego com requisitos de tempo real (ex.: videoconferência):

A prioridade é a constância do atraso, e alguma garantia de largura de banda, tolerando-se algum nível de erros.


Qualidade de Serviço na InternetQualidade de Serviço na Internet

Serviço best-effort:A Internet trata todos os pacotes da mesma forma;

Integrated services (IntServ)IntServ consiste num conjunto de mecanismos para permitir aos utilizadores requerer um dado tipo de QoS para um fluxo de dados.

Differentiated Services (DiffServ)DiffServ usa o campo TOS (type of service) presente nos cabeçalhos IPv4 para indicar o tipo de QoS requerido.


Integrated Services Integrated Services –– IntServIntServ

A implementação de IntServ requer alterações na estrutura da rede:Os encaminhadores necessitam de implementar funcionalidades adicionais para poder suportar serviço com requisitos de QoS;Há duas alternativas que têm recebido grande suporte:

Integrated Services Architecture (ISA) – Suporta QoS sobre redes IP. Inclui:

• Controlo de admissão: Um novo fluxo necessita de uma reserva para QoS;• Encaminhamento: considera outros parâmetros além do atraso;• Filas de espera: São geridas tendo em conta os diferentes tipos de

requisitos; pacotes podem ser descartados para controlar congestão.Resource ReSerVation Protocol (RSVP) – Evita congestão através da reserva de recursos:

• São os receptores que iniciam o processo de reserva de recursos;• Pode ser usado em transmissões unicast ou multicast (sendo estas mais

complexas);• Pacotes podem ser descartados para controlar congestão.


Differentiated Services Differentiated Services –– DiffServDiffServ

Objectivo: fornecer QoS de forma simples de implementar.Tráfego na Internet é dividido em grupos com diferentes requisitos de QoS, usando type of service em IPv4, ou traffic class em IPv6, sendo todo o tráfego de cada grupo tratado de igual forma;É gerido com base em service level agreements (SLA), entre fornecedor de serviços Internet e cliente, não sendo necessário alterar aplicações;É implementado nos encaminhadores, que processam os pacotes de acordo com o grupo a que pertencem, não sendo necessário guardar informação sobre estado dos fluxos de pacotes.


Outros Protocolos de Nível de Rede:Outros Protocolos de Nível de Rede:Internet Internet ControlControl MessageMessage Protocol (ICMP)Protocol (ICMP)

ICMP (RFC 792):Utilizado para propagação de informação de controlo:

Erros: destino não existe, porto não existe, TTL (time-to-live) chegou a 0, reconstrução do datagrama falhou, fragmentação falhou;Pedido/resposta;

Ping:ICMP echo request;ICMP echo reply;

Mensagens ICMP são transportadas em datagramas IP:Tipo e código;8 primeiros bytes do datagrama que causou o erro.


Internet Internet ControlControl MessageMessage Protocol (ICMP)Protocol (ICMP)

“Host Unreachable”

Mensagem de erro

Encaminhador

“Echo”“EchoReply”

Mensagem ICMP Cabeçalho IP


Internet Internet ControlControl MessageMessage Protocol (ICMP)Protocol (ICMP)


Internet Internet GroupGroup ManagementManagement Protocol (IGMP)Protocol (IGMP)

Multicast: Todos os destinos de um grupo multicast partilham o mesmo endereço IP (classe D).Internet Group Management Protocol (RFC 1112):

Opera entre uma estação e o encaminhador a que a estação está directamente ligada;Encaminhador pretende saber para cada interface quais os grupos multicast que têm membros ligados a essa interface;Encaminhador convida estações a indicarem os grupos multicast a que querem pertencer.

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