Protocolo IP

Protocolo IP

Profa. Ana Cristina Benso da Silva

Disciplina: Redes de Computadores

Redes de Computadores Profa. Ana Benso

Roteiro

IPv4CaracterísticasFrame

Campos do Frame

Opções IPv4Fragmentação e Remontagem


Características do IP

Sistema de entrega fim-a-fimÉ um protocolo

Não orientados à conexãoSem controle de erros e sem reconhecimentoIsso significa que o protocolo IP não executa:

Controle de erros sobre os dados da aplicaçãoControle de fluxo Sequenciamento de dadosEntrega ordenada


Características do IP

Serviço de entrega: Best-effortOs pacotes não são descartados

sumariamente, o protocolo torna-se não confiável somente quando há exaustão de recursos

Datagrama de tamanho variávelIPv4: tamanho máximo 64 Kbytes

Provê envio e recebimentoErros: 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 bitsHeader 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 dadosNão 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


Service Type

TOS (Type of Service)Especifica como o Datagrama deve ser tratadoDivisão Original

Precedence: importância do datagramaD: baixo atrasoT: alto throughputR: alta confiabilidade

Precedence D T R Unused

0 3 4 5 6


Service Type

ProblemaDifícil para a Internet atender as solicitações de

tipo de serviçoEntão 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


Service Type – compatibilidade

Distinção entre os bits do codepointSe os últimos 3 bits (codepoint) contém 0

(zero)São definidas 8 classes de serviços que

seguem a definição originalPrecedência especial: 6 e 7

Roteador deve implementar ao menos 2 esquemasBaixa prioridadeAlto prioridade

3 bits em 0 e precedência 6 ou 7: alta prioridade


IP Options

O campo de opções do protocolo IP é opcionalInicia após o endereço do destinoPode 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

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)copy + option class + option number = CODE (1 byte)


Code e Pointer

Code ( 8 bits)Representa os campos copy, option class e

option numberExemplo: copy = 0, option class = 0, option number = 7 code = 7copy = 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 RouteStrict Source Route: rota exata a ser seguidaLoose 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 RouteInicialmente contém uma lista vazia de

roteadores e temposCada 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 contémIP address (32 Bits)Timestamp (inteiro de 32 bits)

OFLOW (4 bits)Contador do número de roteador que não

puderam acrescentar informaçõesFLAGS

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.

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 diferenciadoEthernet: 1500 bytesATM: 53 bytesFDDI: 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 camposFlags, 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

Fra

gmen

tos


Fragmentação - exemplo

R1 R2MTU = 1500 bytes MTU = 1000 bytes MTU = 1500 bytes

1 Datagrama Origem3000 bytes

3 fragmentos de 1000 bytes

3 fragmentos de 1000 bytes

ID = 12345, DF = 0 MF = 0Offset = 0, len = 3000








Fragmentação com DF = 1

R1MTU = 1500 bytes MTU = 1000 bytes

1 Datagrama Origem3000 bytes

0 fragmentosRetorno ICMP



DatagramaDescartado !!!

DatagramaDescartado !!!

ICMP – Destination UnreachableFragmentation Neede and DF = 1

ICMP – Destination UnreachableFragmentation Neede and DF = 1

Recebido pela origem do datagramaRecebido pela origem do datagrama Se Offse t == 0 icmpSe Offse t == 0 icmp


Remontagem

Fragmentos são remontados somente no destinoRoteadores intermediários não devem remontar

datagramas Gasto de memória e processamento Comutação de pacotes = fragmentos com rotas diferenciadas

Tempo máximo para remontagemSe faltam fragmentos e o tempo se esgota, os

fragmentos são descartadosDestino 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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