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Instituto de Informática - UFRGS Redes de computadores Nível de rede Internet Protocol (IP)

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Apresentação em tema: "Instituto de Informática - UFRGS Redes de computadores Nível de rede Internet Protocol (IP)"— Transcrição da apresentação:

1 Instituto de Informática - UFRGS Redes de computadores Nível de rede Internet Protocol (IP)

2 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 2 Nível de rede Protocolo nível de físico Protocolo nível de enlace Protocolo nível de rede Protocolo nivel de transporte Protocolo nivel de sessão Protocolo nível de apresentação Protocolo nível de aplicação FísicoSessãoApresentaçãoAplicaçãoTransporteEnlaceFísicoSessãoApresentaçãoAplicaçãoTransporteEnlaceRede

3 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 3 Terminologia (1) zRede de comunicação de dados yFacilidade que oferece serviço de transferência de dados zinternet (com i minúsculo) yConjunto de redes interconectadas por pontes e roteadores zInternet (com I maiúsculo) yRede global composta por milhares de máquinas e de redes zIntranet yÉ uma internet corporativa yUtiliza a tecnologia da Internet (TCP/IP e http) para permitir acessos a recursos e a documentos

4 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 4 Terminologia (2) zSistema final yDispositivo conectado a uma ou mais redes yExecuta aplicações e oferece serviços a usuários zSistema intermediário yDispositivo empregado para conectar duas redes yPossibilita a comunicação entre sistemas conectados em redes diferentes

5 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 5 Terminologia (3) zPontes (bridges) ySistema intermediário que conecta duas redes que utilizam um mesmo protocolo de rede yAtua no nível de enlace (nivel 2 OSI) zRoteador (router) yInterconecta duas redes yUtiliza o mesmo protocolo do sistema final yAtua no nível de rede (nível 3 OSI) zPortal (gateway) yExecuta a tradução de protocolos

6 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 6 Apresent. Sessão Transporte Físico Apresent. Sessão Transporte Físico Aplicação Rede Enlace Pontes

7 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 7 Apresent. Sessão Transporte Enlace Físico Apresent. Sessão Transporte Enlace Físico Enlace Físico Enlace Físico Aplicação Rede Roteador

8 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 8 Apresent. Sessão Transporte Rede Enlace Físico Apresent. Sessão Transporte Rede Enlace Físico Apresent. Sessão Transporte Rede Enlace Físico Apresent. Sessão Transporte Rede Enlace Físico Aplicação Portais

9 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 9 Requisitos para interconexão de redes zObjetivo é enviar pacotes de uma origem até um destino zNecessidades: yConhecimento da topologia da subrede ySelecionar rotas zIndependentes da tecnologia de subrede zIsolar nível de suporte do número, tipo e topologia de subredes zEndereçamento uniforme entre subrede zServiços oferecidos: yOrientados a conexão yNão orientados a conexão

10 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 10 Exemplo

11 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 11 Características da arquitetura de redes zEndereçamento zTamanho do pacote zMecanismo de controle de acesso ao meio z Timeouts zRecuperação de erros zStatus zRoteamento zOrientada a conexão ou não orientada a conexão

12 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 12 Orientado a conexão zAssume que cada rede é orientada a comutação de circuitos zSistema intermediário interconecta duas ou mais redes yÉ visto como um sistema final para cada rede yConcatenação de circuitos virtuais zDependendo da rede é necessário criar suporte a criação de circuitos virtuais yPadrões IEEE são redes orientadas a comutação de pacotes e.g.: X.75 usado para interconectar redes X.25 ( packet switched)

13 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 13 Arquitetura não orientada a conexão (1) zMecanismo de datagrama de redes baseadas em comutação de pacote zCada unidade de informação é tratada de forma independente zSistemas finais e intermediários executam um mesmo protocolo a nível de rede yDenominado genericamente como protocolo internet zProtocolo Internet (i maiúsculo) yProtocolo internet (i minúsculo) desenvolvido para a ARPANET yDescrito na RFC 791

14 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 14 Arquitetura não orientada a conexão (2) zVantagens yFlexibilidade yRobustez yElimina uma série de overhead s zNão confiável ( unreliable ) yNão garante a entrega do pacote de dados ao destinatário yNão garante ordem de chegada Pacotes podem seguir diferentes rotas yConfiabilidade é responsabilidade do nível superio e.g. TCP para protocolo IP

15 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 15 Família de protocolos Internet

16 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 16 Protocolos nível de rede Internet Interface Hardware RARPARPIPICMP

17 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 17 Protocolo IP zDefine uma uma rede virtual sobre diferentes elementos de hardware zFunções IP yRoteamento de pacotes yFragmentação yManipulação de serviços yMonitoração de erros e controle através de um protocolo específico (ICMP)

18 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 18 Protocolo Internet (IP) zDefine a unidade básica de transferência de dados na Internet yDatagrama IP zProtocolo não orientado a conexão (serviço não confiável) zTenta executar best effort delivery zPacotes podem ser perdidos, chegar no destino fora de seqüência, ou duplicados por diversas razões

19 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 19 Datagrama IP (1) zVers (4 bits): yversão do protocolo IP (IPv4) zHlen (4 bits): yTamanho do cabeçalho em palavras de 32 bits (min=5) zTos (8 bits): tipo do serviço e qualidade desejada

20 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 20 Datagrama IP (2) zComprimento total (16 bits): yTamanho em bytes do datagrama y2 16 = bytes (inclui cabeçalho) zIdentificação (16 bits): yNro. de seqüência que identifica de forma não ambígua um datagrama zFlags (3 bits): yApenas dois são empregados ybit More ybit Dont fragment

21 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 21 Datagrama IP (3) zDeslocamento ( offset )(13 bits) yA analisar mais tarde z Time to live (8 bits) yNúmero máximo de roteadores que um datagrama pode passar zProtocolo (8 bits) yIndicação do protocolo do nível superior e.g.; 1=ICMP; 6=TCP; 17=UDP z Checksum (16 bits) ySoma em complemento de 1 s do cabeçalho yVerificado e recalculado a cada roteador

22 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 22 Datagrama IP (4) zEndereço fonte (32 bits) zEndereço destino (32 bits) zOpções (variável) yInformações adicionais para roteamento e segurança z Padding (variável) yBytes adicionais inseridos para deixar cabeçalho múltiplo de 32 bits zDados (variável) yMultiplo de 8 bits

23 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 23 Endereço IP (1) zNúmero único 32 bits associado à uma máquina yNotação em decimal para cada byte zDividido em duas partes: yPrefixo: identifica a rede ( network number ) ySufixo: identifica a máquina na rede ( host number ) zPropriedades: ycada computador tem um único endereço yPrefixo ( network number ) é coordenado globalmente ySufixo ( host number ) é coordenado localmente

24 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 24 Endereço IP (2) zEndereços são associados a interfaces de redes, não a máquinas

25 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 25 Classes de endereços IP zEndereços IP divididos em 3 classes primárias (A, B, C)

26 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 26 Endereços especiais (1) zSão endereços que nunca são atribuídos a máquinas zEndereço da rede (network address): endereço zero no sufixo ye.g.: Classe B: zDifusão (broadcast): endereço com 1s no sufixo (direto) ye.g.: Classe B: zDifusão (broadcast): endereço com 1s no prefixo e no sufixo yIP:

27 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 27 Endereços especiais (2) zEste computador: endereço com zeros no prefixo e no sufixo yIP: yEndereço empregado no boot yMáquina não pode colocar endereço válido (ainda não conhece) zLoopback: endereço de classe A ( ) yConvencionado yEndereço de teste Não é transmitido na rede Serve para testar software de rede na máquina local

28 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 28 Fragmentação (1) zTécnica empregada para reduzir datagramas que são maiores que a MTU ( Maximum Transfer Unit ) da tecnologia de rede zProtocolo IP considera a remontagem no destino zBaseado nos campos identificação, flags e deslocamento ( offset ) do cabeçalho zCada fragmento de um mesmo datagrama possui: ySeu próprio cabeçalho yMesmo identificador de 16 bits yQuantidade de bytes múltiplo de 8

29 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 29 Fragmentação (2) zUm datagrama é completamente identificado por: yEndereço IP destino e fonte yTipo de protocolo (e.g.; TCP) yIdentificador zO campo de deslocamento ( offset ) fornece a posição relativa desse fragmento em relação ao datagrama original yFornecido em multiplos de 8 bytes zCampo Flags fornece informações adicionais para controle da fragmentação

30 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 30 Fragmentação (3) zFragmentos: datagrama dividido em vários segmentos.

31 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 31 Fragmentação (4) zRemontagem dos fragmentos yDestino remonta os datagramas fragmentados. yDesvantagens: A remontagem no destino pode ser ineficiente. Se fragmentos são perdidos, eles não podem ser remontados. yVantagens: Fragmentos são roteados independentemente. Sistemas intermediários não armazenam nem remontam datagramas.

32 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 32 Protocolo IP: recepção de datagramas zProcessamento na máquina destino yVerifica checksum, versão, e tamanho tamanho Se checksum calculado difere do checksum do datagrama, este é descartado ySe o datagrama é fragmentado, é disparado um temporizador que evitará a espera indefinida dos outros fragmentos do datagrama original yEntrega do campo de dados do datagrama para o processo indicado no campo Tipo.

33 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 33 Subredes zProblemas com redes "grandes" yGerenciamento yDesempenho zSolução: ysubdividir (roteador)

34 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 34 Subredes zComo criar ? yDividindo o sufixo (host id) em duas partes zMáscara de subrede yNúmero de 32 bits empregado para indicar quais bits identificam a rede e a subrede e quais bits identificam uma estação dentro da subrede

35 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 35 Subredes if dest_ip AND subnet_mask = my_ip AND subnet_mask then send pkt on local network % dest is on the same subnet else send pkt to router % dest is on diff subnet

36 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 36 Roteamento zProcesso de escolha de um caminho para envio de datagramas zProtocolo IP realiza o roteamento considerando o número da rede zDeterminação de uma rota: ySelecionar quais caminhos são disponíveis ySelecionar o melhor caminho para um certo objetivo yEmpregar caminhos para atingir outras redes zDispositivos especiais yRoteadores

37 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 37 Roteador 1 Roteador 2 Roteador entrega diretamente entrega diretamente Tabelas de roteamento (1) zCada roteador mantém uma tabela de rotas zCada entrada possui: yQual conexão deve ser utilizada para atingir certa rede yInformações relacionadas com custo e desempenho

38 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 38 Tabelas de roteamento (2) zEntrada em tabelas de roteamento: y zComo criar rotas: yEstáticamente: route add yDinamicamente: via protocolos de roteamento yAtravés de ICMP redirect zExemplo:

39 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 39 Algoritmo elementar de roteamento (1) TTL=0 Há memória para datagrama? Checksum, versão e tamanho OK? TTL = TTL -1 Descarta datagrama Calcula Checksum Sim Não Fim Início Descarta datagrama Descarta datagrama Fim Sim Não A

40 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 40 Algoritmo elementar de roteamento (2) Rede destino é alcançavel diretamente? Existe rota específica? Rede destino está na tabela de roteamento? Existe uma rota default ? Calcula endereço rede destino Entrega datagrama ao destino Envia para roteador responsável Envia para roteador default Recupera end. IP destino Erro de roteamento Não Sim Fim A

41 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 41 Protocolos de roteamento zProtocolos de roteamento gerenciam e atualizam as tabelas de roteamento em cada nó zEm sistemas UNIX este procedimento é realizado por um de dois daemons : yRouted: esquema de roteamento interno, normalmente utilizando o protocolo RIP yGated: roteamento interno e externo, utilizando protocolos mais sofisticados como OSPF, BGP

42 Instituto de Informática - UFRGS Redes de Computadores 42 Protocolo IP zRecursos críticos para o desempenho IP: yLargura de banda disponível yMemória disponível para buffers yProcessamento da CPU


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