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Redes de computadores: Redes de computadores: Camada de rede(2) Camada de rede(2) Prof. Dr. Amine BERQIA Prof. Dr. Amine BERQIA [email protected] [email protected] http://w3.ualg.pt/~bamine/ http://w3.ualg.pt/~bamine/

Redes de computadores: Camada de rede(2)

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Redes de computadores: Camada de rede(2). Prof. Dr. Amine BERQIA [email protected] http://w3.ualg.pt/~bamine/. Formato datagrama IPv4. bit. 0. 4. 8. 16. 19. 24. 31. Tipo deServiço. Comprimento total. VERS. HLEN. Identificação. Flags. Offset de fragmento. Time to Live. - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Redes de computadores: Redes de computadores: Camada de rede(2) Camada de rede(2)

Prof. Dr. Amine BERQIAProf. Dr. Amine BERQIA

[email protected] [email protected]

http://w3.ualg.pt/~bamine/http://w3.ualg.pt/~bamine/

Page 2: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Formato datagrama IPv4Formato datagrama IPv4

0

24 8

16 31

Tipo deServiço Comprimento total

Identificação Offset de fragmento

Endereço IP origem

Endereço IP Destino

Opções de IP (pode ser omitido)

4 VERS HLEN

19

Flags

Time to Live Tipo Checksum de cabeçalho

Padding

DADOS

bit

Page 3: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Datagramas IPDatagramas IP

Pode-se atrasar Duplicado Entregue fora de ordem Perdido Pode mudar rotas de pacote para pacote Sem conexão

Page 4: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Motivação: Vamos ficar sem Classes B disponíveis (dentro de anos).

Eventualmente todo o espaço de endereçamento de 32 bits irá esgotar. Embora 32 bits representa 4 bilhões nos, o routing hierárquico não distribui endereços uniformemente.

Simplesmente não sabemos escalonar encaminhamentos para além de algumas dezenas de milhares de redes. Assim, aumentando o tamanho dos endereços IP resolve os problemas 1 e 2, mas não ajuda com o problema de escalonamento.

IPv6(1) IPv6(1)

Page 5: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

IPv6(2) IPv6(2)

Page 6: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Este é um problema de engenharia no sentido que distribuir actualizações de rotas, calcular novas tabelas de routing, e guardar todas as rotas consome recursos de processador e memória.

Podemos faze-lo para 10,000 redes, talvez até mesmo 100,000, mas não para 1,000,000. Encontrar o equilíbrio certo entre estes custos é difícil.

A necessidade de mais endereços dá-nos uma oportunidade para melhorar em outros aspectos de actual IP (IPv4).

Repare no cabeçalho da Figura anterior, e a utilização do espaço de endereçamento.

Durante o período de transição, serão incluídos endereços de IPv4 em endereços de IPv6.

IPv6(3) IPv6(3)

Page 7: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Transição De IPv4 Para Transição De IPv4 Para IPv6 IPv6

Durante a transição, nem todos os routers serão actualizados para IPv6; Como irá a rede funcionar?

Duas aproximações propostas: Dual Stack e Tunneling Dual Stack:

• Alguns routers com pilha dupla (v6, v4); outros são só routers de v4

• Routers de pilha dupla traduzem o pacote a para um pacote v4 se o próximo router for só v4

• DNS pode ser usado para determinar se um router é pilha dupla ou não

• Serão perdidas algumas informações e características de v6 se um pacote tiver que passar por qualquer router v4

Page 8: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Encaminhamento IP Encaminhamento IP

Executado por routers Baseado em tabelas Encaminha numa base de pulo-por-pulo

(hop-by-hop) Endereço de destino é utilizado para

determinação da rota

Page 9: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Sumário Sumário Routing/Forwarding Routing/Forwarding

Retira cabeçalhos da camada 2 Extrai o campo de endereço de destino, D, Procura D na tabela de encaminhamento Procura próximo endereço de salto, N, Envia datagrama para N Adiciona cabeçalhos da camada 2

Page 10: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Operações Básicas de Operações Básicas de Routing (1)Routing (1)

A.344321

A.243483

B.294923

B.564002

D.33984

D.901834

C.458732

C.886202

RouterD.1

A.1 B.1

C.1

Basic Routing

Page 11: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Operações Básicas de Operações Básicas de Routing (2)Routing (2)

Netw ork

A

B

Interface

0

1

C 2

D 3

Routing Table

Netw ork.Host

A.34

A.24

Layer 2

4321

3483

B.29 4923

B.56 4002

Layer 2 <--> Layer 3 Table

C.45 8732

C.88 6202

D.3 3948

D.90 1834

Page 12: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

3012 JIP A8732 34 C 45 Data FCS

A 34 C 45 Data

4321 JIP A2398 34 C 45 Data FCS

From C.45 to A.34C.45 know s that A.34 isn't on the same net and sends it to router at C.1Note DA for layer 2

Inside the router the Layer 2 headers and trailers are removed leaving only thelayer 3 packet.The router looks up the packet's DA in the routing table and forw ards to theappropriate interface.

At the interface, layer 2 headers and trailers are added back.DA is the address of the destination host.SA is the address of the router.FCS is recalculated.

Operações Basicas de Operações Basicas de Routing (3)Routing (3)

Page 13: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Routing de TCP/IP Routing de TCP/IP

140.192.10.50060CA23BE45

140.192.10.250060CA34CD29

140.192.100.340060CA4AD2EE

140.192.100.80060CAAABBCC

140.192.201.220060CA3499CC

140.192.201.1260060CA3499DE

140.192.34.340060CA114499

140.192.34.350060CA7819AA

Router140.192.201.1

00C0C1AA3410

140.192.10.100C0C1AA3411

140.192.100.100C0C1AA3412

140.192.34.100C0C1AA3413

IP Routing

Page 14: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Routing TCP/IP (2) Routing TCP/IP (2)

Netw ork

140.192.10.0

140.192.100.0

Interface

0

1

140.192.201.0 2

140.192.34.0 3

Routing Table

Netw ork.Host

140.192.10.5

140.192.10.25

Layer 2

0060CA23BE45

0060CA34CD29

140.192.100.34 0060CA4AD2EE

140.192.100.8 0060CAAABBCC

Layer 2 <--> Layer 3 TableARP Table

140.192.201.22 0060CA3499CC

140.192.201.126 0060CA3499DE

140.192.34.34 0060CA114499

140.192.34.35 0060CA7819AA

Page 15: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

TCP/IP Routing(3) TCP/IP Routing(3)

From 140.192.34.34 to 140.192.10.5140.192.34.34 know s that 140.192.10.5 isn't on the same net and sends it to router at 140.192.34.1Note DA for layer 2

Inside the router the Layer 2 headers and trailers are removed leaving only thelayer 3 packet.The router looks up the packet's DA in the routing table and forw ards to theappropriate interface.

At the interface, layer 2 headers and trailers are added back.DA is the address of the destination host.SA is the address of the router.FCS is recalculated.

00C0C1AA3413 IP 140.192.10.50060CA114499 Data FCS140.192.34.34

140.192.10.5 Data140.192.34.34

0060CA23BE45 IP 140.192.10.500C0C1AA3411 Data FCS140.192.34.34

Page 16: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Exemplo duma tabela de Exemplo duma tabela de Routing IPRouting IP

Tabela (b) é para router do centro (a)

Page 17: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

O Conceito O Conceito

O endereço de destino num cabeçalho dum datagram refere-se sempre ao último destino. Quando um router remeter o datagrama a outro router, o endereço do próximo salto não aparece no cabeçalho do datagrama.

Page 18: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Requisitos dum Protocolo Requisitos dum Protocolo de Routingde Routing

Tamanho de tabela de encaminhamento eficiente Mensagens de controlo de encaminhamento

eficientes Robustez e fiabilidade

• prevenir loops • evite buracos negros • tempo de reconvergência é curto

Page 19: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Fonte de Informação da Fonte de Informação da tabela de Rotas tabela de Rotas

Manual • Tabela criada à mão • Útil em redes pequenas • Útil se rotas nunca mudam

Automático • tabelas criada/actualizada por software • Necessário em redes grandes • Altera rotas de quando ocorrem falhas

Page 20: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Calcule Caminho Calcule Caminho melhor/mais curto melhor/mais curto

Métrica Possível• distância geográfica • custo económico • capacidade

Page 21: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Algoritmos para Calcular Algoritmos para Calcular Caminho mais Curto Caminho mais Curto

Distance Vector • Troca que tabelas de routing com routers

vizinhos • por exemplo, RIP, RIPv2

Estado de ligação • Routers trocam informação do estado de

ligação • por exemplo, OSPF

Page 22: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Distance Vector Distance Vector

Routers anunciam periodicamente e aprendem sobre redes IP

Custo da rota está baseado em saltos até à rede (número de routers para passar)

Quando acontece falhas de ligações cálculos são feitos de novo

Page 23: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Problema de Contagem Problema de Contagem Infinita Infinita

O que acontece quando a ligação 1 < - >5 falha? Será que 5 pensa que pode chegar lá através do 2?

Page 24: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Resolver o Problema de Resolver o Problema de Contagem Infinita Contagem Infinita

Esperar• Espere por um período de tempo antes de trocar caminhos.

Anunciar rota valida com custo infinito. Baseado em temporizadores.

Informar o caminho completo• Garante que não há loops, mas caro.

Horizonte dividido (split horizon)• Não anuncie rotas a vizinhos se a rota foi recebida daquele

vizinho. Não é à prova de falha.

Page 25: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Outras Melhorias de Outras Melhorias de Distance Vector Distance Vector

Actualizações despelotadas• Anuncia mudanças assim que as aprende. Pode ajudar a melhorar

tempo de convergência. Pode criar instabilidade de encaminhamentos por agitar rotas.

Poison Reverse • Usado com Split Horizon. Anuncia custo infinito no lugar de nada.

Algoritmo de Actualização difusa (DUAL) • Parecido ao Esperar, mas routers são informados de caminhos

quebrados. Complexo. Não popular.

Page 26: Redes de computadores:  Camada de rede(2)

Estado de ligação Estado de ligação

Routers distribuem informação de custo de ligação e de topologia para todos os outros routers na sua área.

Todos os routers têm informação completa sobre a rede.

Cada router calcula o seu próprio caminho óptimo para os destinos.

Assegura ambientes livres de loops.