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uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 1
Arquitetura de Redes de Arquitetura de Redes de ComputadoresComputadores
Luiz Paulo MaiaLuiz Paulo Maia
Camada de RedesCamada de Redes
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 2
Comutação
Mensagem
A
B
C
F
G
D
E
H
Mensagem
Rede de interconexão
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 3
Modelo de camadas e comutação
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
D
Rede de interconexão
A B
HG
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 4
Comutação por circuito
Mensagem
A
B
C
F
G
D
E
H
Mensagem
Rede de interconexão
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 5
Comutação por pacote
A
B
C
F
G
D
E
H
Rede de interconexão
Mensagem
P1P2P3P4
Mensagem
P1P2P3P4
P1
P4
P3
P2
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 6
Serviço de datagrama não-confiável
A
B
C
F
G
D
E
H
Rede de interconexão
Mensagem
P1P2P3P4
Mensagem
P1P3 P4
P1
P4
P3
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 7
Pacote ou datagrama IP
Tipo de serviçoVersão Tamanho totalTC
Identificação Deslocamento do fragmento
ProtocoloTempo de vida Checksum do cabeçalho
Endereço IP de origem
Endereço IP de destino
0 8 16 247 15 23 31
Flags
Opções Complemento
Dados
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 8
Serviço de circuito virtual
A
B
C
F
G
D
E
H
Rede de interconexão
Mensagem
P1P2P3P4
P1
P4P3
P2
Mensagem
P1P2P3P4
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 9
Formato do endereço IP
1
0 8 16 247 15 23 31
0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 00 00 0 0 0 100 1 01
146 164 2 70
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 10
Endereçamento hierárquico
IBM
9.0.0.0
Stanford
36.0.0.0
UFRJ
146.164.0.0
PUC-RJ
139.82.0.0
USP
143.107.0.0
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 11
Classes de endereços IP
0 Id. do hostId. da rede
0 8 16 247 15 23 31
0 Id. do hostId. da rede1
0 Id. do hostId. da rede1 1
0 Endereço multicast1 1 1
Endereço reservado1 1 1 1
A
B
C
D
E
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 12
Número de redes e hosts por classe
Arq
uit
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ra d
e R
edes
de C
om
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 13
Intervalos de endereços por classe
Arq
uit
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ra d
e R
edes
de C
om
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s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 14
Rede sem sub-redes
Rede146.164.0.0
H
H
H
H
H
H
H HH
H
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ra d
e R
edes
de C
om
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 15
Rede com sub-redes
Economia
Rede146.164.0.0
Engenharia
Medicina
Letras
Informática Sub-redes
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e R
edes
de C
om
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 16
Endereçamento e subendereçamento
Id. do hostId. da rede
Id. do hostId. da rede
(a)
Id. da sub-rede(b)
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ra d
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edes
de C
om
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 17
Exemplo de subendereçamento
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uit
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om
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s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 18
Endereçamento hierárquico
Outras redesda Internet
R
Economia
Engenharia
Medicina
Letras
Informática
146.164.1.0
146.164.2.0
146.164.3.0
146.164.4.0
146.164.5.0
InternetRede
146.164.0.0
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uit
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ra d
e R
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de C
om
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 19
Exemplos de máscaras de sub-rede
0000000011111111 00000000 00000000 0255= 0 0
1111111111111111 00000000 00000000 255255= 0 0
1111111111111111 11111111 00000000 255255= 255 0
Arq
uit
etu
ra d
e R
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de C
om
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 20
Exemplo de máscara de sub-rede
255255
(a)
0 0
164146 2 70
Rede Host
255255
(b)
255 0
164146 2 70
Rede HostSub-rede
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 21
Endereçamento dinâmico
Solicita endereço
ClienteDHCP
ServidorDHCP
Envia endereço
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 22
Mapeamento de endereços
Host B
EE1
IP1
EE2
IP2
Host A
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om
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s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 23
Comando arp
Arq
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ra d
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om
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s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 24
Intervalos de endereços privados
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om
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s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 25
Funcionamento do NAT
Rede10.0.0.0
A
10.0.0.2
Internet
B
146.164.2.70
R192.1.2.310.0.0.1
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 26
Endereçamento multicast
Transmissor
Msg
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s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 27
Processo de roteamento
20.0.0.0 R1 30.0.0.0 R2 40.0.0.0 R3 50.0.0.0
20 E30 D40 D50 D
TR120 E30 E40 D50 D
TR220 E30 E40 E50 D
TR3
20 dados
pacote
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e R
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om
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 28
Exemplo do roteamento por vetor de distância
ED
B
C
C1
C2
C5
C4C3
C6
A
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 29
Tabelas de roteamento em T0
Destino Caminho CustoA - 0
Destino Caminho CustoB - 0
Destino Caminho CustoC - 0
Destino Caminho CustoD - 0
Destino Caminho CustoE - 0
Arq
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ra d
e R
edes
de C
om
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Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 30
Vetores enviados em T1
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 31
Tabelas de roteamento em T1
Destino Caminho CustoA - 0B C1 1D C3 1
Destino Caminho CustoB - 0A C1 1C C2 1E C4 1
Destino Caminho CustoC - 0B C2 1E C5 1
Destino Caminho CustoD - 0A C3 1E C6 1
Destino Caminho CustoE - 0B C4 1C C5 1D C6 1
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
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s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 32
Vetores enviados em T2
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 33
Tabelas de roteamento em T2
Destino Caminho CustoA - 0B C1 1D C3 1C C1 2E C1 2
Destino Caminho CustoB - 0A C1 1C C2 1E C4 1D C1 2
Destino Caminho CustoC - 0B C2 1E C5 1A C2 2D C5 2
Destino Caminho CustoD - 0A C3 1E C6 1B C3 2C C6 2
Destino Caminho CustoE - 0B C4 1C C5 1D C6 1A C4 2
Arq
uit
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ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 34
Falha no caminho C1
ED
B
C
C1
C2
C5
C4C3
C6
A
Destino Caminho CustoA - 0B C1D C3 1C C1E C1
88
8
Destino Caminho CustoB - 0A C1C C2 1E C4 1D C1
88
(a) (b)
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 35
Tabelas de C, D e E após recebimento dos vetores de A e B
Destino Caminho CustoC - 0B C2 1E C5 1A C2D C5 2
Destino Caminho CustoD - 0A C3 1E C6 1B C3C C6 2
Destino Caminho CustoE - 0B C4 1C C5 1D C6 1A C4
8 8
8
Arq
uit
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ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 36
Tabelas após recebimento dos vetores de C, D e E
Destino Caminho CustoA - 0B C1D C3 1C C3 3E C3 2
Destino Caminho CustoB - 0A C1C C2 1E C4 1D C4 2
Destino Caminho CustoC - 0B C2 1E C5 1A C2D C5 2
Destino Caminho CustoD - 0A C3 1E C6 1B C6 2C C6 2
Destino Caminho CustoE - 0B C4 1C C5 1D C6 1A C6 2
8 8
8
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 37
Tabelas de roteamento após a convergência
Destino Caminho CustoA - 0B C3 3D C3 1C C3 3E C3 2
Destino Caminho CustoB - 0A C4 3C C2 1E C4 1D C4 2
Destino Caminho CustoC - 0B C2 1E C5 1A C5 3D C5 2
Destino Caminho CustoD - 0A C3 1E C6 1B C6 2C C6 2
Destino Caminho CustoE - 0B C4 1C C5 1D C6 1A C6 2
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 38
Exemplo do roteamento por estado do enlace
7
DA
G
B
H
C
FE
4
2
6
2
1
2
3
2
3
2
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 39
LSP criados por cada roteador
B 2G 6
AA 2C 7E 2
BB 7D 3F 3
CC 3H 2
DB 2F 2G 1
EC 3E 2H 2
FA 6E 1H 4
GD 2F 2G 4
H
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 40
Base de dados após recebimento dos pacotes LSP
De Para CustoA B 2A G 6B A 2B C 7B E 2C B 7C D 3
D C 3D H 2E B 2E F 2E G 1
C F 3
F C 3F E 2F H 2G A 6G E 1G H 4H D 2H F 2H G 4
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 41
Árvore do caminho de menor custo
7
DA
G
B
H
C
FE
2 2
1
2
22
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 42
Construção da árvore de caminho de menor custo
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 43
Base de dados após falha de B-E
7
DA
G
B
H
C
FE
4
2
6 1
2
3
2
3
2
De Para CustoA B 2A G 6B A 2B C 7B EC B 7C D 3
D C 3D H 2E BE F 2E G 1
C F 3
F C 3F E 2F H 2G A 6G E 1G H 4H D 2H F 2H G 4
88
(b)(a)
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 44
Árvore de caminho de menor custo após a falha de B-E
7
DA
G
B
H
C
FE
4
2
6 1
2
3
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 45
Exemplo de roteamento hierárquico
Região 1
Região 4
E4D4
B4
A1
A3
Região 3
Região 2
C2
B2
B1 A2
C4
A4
C1
B3
D2
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 46
Tabela de roteamento de A1
Destino Caminho CustoA1 - 0B1 B1 1C1 C1 1A2 B1 2B2 B1 3C2 B1 3D2 B1 4A3 C1 3B3 C1 2A4 C1 3B4 C1 4C4 B1 5D4 C1 5E4 C1 4
(a)
Destino Caminho CustoA1 - 0B1 B1 1C1 C1 1R2 B1 2R3 C1 2R4 C1 3
(b)
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 47
Comparação entre roteamento unicast e broadcast
(a) B
D1
A
D2
Dn
C
...1000 1000
1
1
1
(b) B
D1
A
D2
Dn
C
...1 1
1
1
1
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 48
Roteamento por inundação
ED
C
F
B
P
A
P
ED
C
F
B
P
A
P
P
P
P
P
ED
C
F
B
P
A
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P P P
(a) (b)
(c)
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 49
Roteamento por árvore de cobertura
(a)
B
DC E
A
F G
H I J K
(b)
B
DC E
A
F G
H I J K
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 50
Árvore de cobertura de menor custo
(a) C
H I
B D (b)
A
T
R
F
R
R
E
G
C
H I
B D
A
T
R
F
R
R
E
G
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 51
Árvore baseada em núcleo
(a) C
H I
B D (b)
A
T
R
F
R
R
E
G
C
H I
B
A
T
R
F
R
R
G
D E
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 52
Barramento compartilhado
UCP
Memória
Interfacede rede
Interfacede rede
Interfacede rede
Interfacede rede
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 53
Barramento compartilhado com múltiplas UCP
UCP
Memória
Interfacede rede
Interfacede rede
Interfacede rede
Interfacede rede
UCP
Memória
UCP
Memória
UCP
Memória
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 54
Barramento compartilhado com UCP na interface
UCP
Memória
Interface
UCP
Memória
Interface
UCP
Memória
Interface
UCP
Memória
Interface
UCP
Memória
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 55
Barramento cruzado comutado
Interface
UCP
Memória
Interface
UCP
Memória
Interface
UCP
Memória
Interface
UCP
Memória
Interface
UCP
Memória
Interface
UCP
Memória
Interface
UCP
Memória
UCP
Memória
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 56
Filas de entrada e saída
Unidade deinterconexão
UCP
Memória
P P P
Interface de saída
P P P
Interface de saída
P P P
Interface de entrada
P P P
Interface de entrada
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 57
Encapsulamento na camada de enlace
Cab.Enlace
Dado
Quadro
Cab.IP
Dado
Pacote
Camadade rede
Camadade enlace
Encapsulamento
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 58
Exemplo de fragmentação
Dados(3980 bytes)
Cabeçalho(20 bytes)
Dados(1480 bytes)
Cabeçalho(20 bytes)
Dados(1480 bytes)
Dados(1020 bytes)
Cabeçalho(20 bytes)
Cabeçalho(20 bytes)
Fragmento 1(1500 bytes)
Fragmento 2(1500 bytes)
Fragmento 3(1040 bytes)
Pacote(4000 bytes)
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 59
Efeitos do congestionamento
Con
gest
iona
me
nto
Volume
Ta
xa d
e u
tiliz
açã
o (a
)
Col
apso
Nor
ma
l
Volume
Atr
aso
(b)
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 60
Variação do atraso
P1P2P3P4
Direção do fluxo
aa'a'’
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 61
Aplicações e suas necessidades de QoS
Arq
uit
etu
ra d
e R
edes
de C
om
puta
dore
s –
Luiz
Paulo
Maia
Camada de Redes 62
Política de escalonamento FCFS
R
P1P2
P1P2P3P4
P1P2
P1P1P1P2 P2P3P2P4
Tráfego de entrada
Tráfego de saídaF1
F2
F3
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Camada de Redes 63
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