Nível de rede e protocolos

Nível de rede

Redes de Computadores
Instituto de Informática - UFRGS

Aplicação Protocolo nível de aplicação Aplicação

Protocolo nível de apresentação
Apresentação Apresentação
Nível de rede Protocolo nivel de sessão
Sessão Sessão

Protocolo nivel de transporte

Transporte Transporte

Protocolo nível de rede
Rede Rede

Protocolo nível de enlace

A. Carissimi -29-oct.-09
Enlace Enlace

Protocolo nível de físico
Físico Físico

Aula 17
Redes de Computadores 2

Introdução Solução possível: fazer repasses

A
A R1 R2 D
2 2 2 2
1 1 1 1
R1 e1
e0 e2 R2
eo e2 eo e2
WAN
e0
e1
e2 D ! Novos problemas:


• Como manter informação dos endereços de origem (A) e destino (D)?
• Como R1 sabe que tem repassar os dados de A, destinados a D, para sua
! Questões: interface e2?
• Camada de enlace e nível físico operam localmente permitindo a entrega de


• Como identificar o nó D globalmente na rede?
dados de um nó a outro na mesma rede física
• Como chegar na rede (local) do nó D?
• Não há como nó A enviar dados para nó D diretamente
Conclusão: Falta algo!! Camada de Rede
Redes de Computadores 3 Redes de Computadores 4

Camada de rede Modelo de serviços e tarefas da camada de rede

! Prover comunicação host-to-host em redes e inter-redes ! Modelo de serviços (MR-OSI)
• Inter-rede é obtida pela interligação de várias redes • Não orientado a conexão
• Interconectadas através de sistemas intermediários • Orientado a conexão
• Sistemas intermediários são interligados por enlaces (links) • Diferenciados (não definido no MR-OSI)
! É necessário: ! Funcionalidades essenciais
! A implementação dessas funcionalidades é
• Endereçamento lógico: identificar origem e destino de forma • Endereçamento lógico

Comunicação analisada caso a caso
unívoca e independente de tecnologia (lógica) entre nó • Roteamento • Necessidade de implementar
• Roteamento: caminhos a serem seguidos até o destino A e nó D (simplicidade, desempenho, custo etc...)
! Outras funcionalidades • Replicação ou não de esforços
• Encapsulamento • etc

A R1 R2 D
• Fragmentação e remontagem
3 3 3 3
2 2 2 2
• Controle de fluxo e/ou controle de erro
1 1 1 1 • Multiplexação
eo e2 eo e2

Endereçamento lógico Estudo de caso: Internet Protocol - IP

! O objetivo é identificar grupos ou elementos individuais ! Implementação da camada de rede na Internet
! Espaço de nomes ! Protocolo não orientado a conexão
• Coleção de nomes válidos em um determinado escopo ! Realiza best effort delivery (não há garantia de entrega dos dados)
• Nome deve ser único, uniforme, independente de característica particular
! Endereçamento lógico e roteamento centrado na abstração de
e de fácil memorização
endereço IP
• Hierárquico


• Espaço de nomes é infinito
• Baseado na definição de níveis e contextos
Ex.: sistema de nomes da Internet (www.inf.ufrgs.br), sistemas de


arquivos (diretórios, subdiretórios e arquivos)
• Plano
• Finito (formado por um conjunto limitado de caracteres)
• Ex.: placas de carros (ABC1234), endereços IP (192.168.20.1) etc

Datagrama IP Endereçamento IP

32 bits
! Dados transferidos em unidades chamadas ! Um endereço IP é um número de 32 bits
datagramas Ver hlen TOS Payload lenght ! Representado como 4 números decimais (um por byte)
! Gerencia fragmentação e remontagem dos Fragment ID Flags + Offset
• 192.168.20.5
dados TTL Protocol Checksum
IP source address ! Dividido em duas partes:
! Encapsulado em uma 2-PDU.:
IP destination address • Prefixo: endereço de rede (administrado globalmente)
Cabeçalho 802.3 64 Kbytes • Identifica de forma única e individual cada rede

Cabeçalho IP
• Sufixo: endereço de hosts (administrado localmente)
• Identifica de forma única e individual cada dispositivo de uma rede
Data ! Propriedades:
Área de dados IP
• O endereço IP é único (exceção que confirma a regra: endereços privativos)

Área de dados 802.3
• Embute informações sobre roteamento
! Encapsula PDUs de transporte e de outros
protocolos da camada de rede


Endereço IP Classes de endereços IP
32 bits
76543210 76543210 76543210 76543210
! Endereços são associados a interfaces de redes, não a máquinas
1 7 24
• Uma interface de rede pode possuir mais de um endereço IP
0 rede host
• Aliases ou interface virtual Classe A
128 redes Cada uma com
0.0.0.0 a 127.0.0.0 16777216 hosts
2 14 16
Classe B 10 rede host Endereços
especiais!!!


128.0.0.0 a 191.255.0.0 65536 hosts
3 21 8
Classe C 110 rede host


192.0.0.0 a 223.255.255.0 256 hosts
4 28
Classe D 1110 Endereço de multicast
224.0.0.0 a 239.255.255.255


Endereços Especiais Endereço privativos

! Endereço de rede: zeros no sufixo ! Conjunto de endereços que podem ser usados por qualquer
NUNCA devem ser
• Classe B: 172.31.0.0 atribuídos a organização
! Endereço de broadcast direto: 1’s no sufixo interfaces de • Também denominados de privados, não roteáveis ou falsos
equipamentos • São usados em conjunto com o NAT (Network Address Translation)
• Classe B: 172.31.255.255
• Serviço que depende de informações da camada de transporte
! Endereço de broadcast: 1’s no prefixo e no sufixo
! Constatação: nem toda máquina precisa ter endereço IP válido

• ÌP: 255.255.255.255
• Endereços IP especiais reservados para redes não conectadas (RFC 1918)
! Rota padrão (default) ou este computador Na prática:
• IP: 0.0.0.0 Classe Inicial Final #hosts*
2n – 2
! Loopback: endereço de classe A (127.0.0.0)

A 10.0.0.0/8 10.255.255.255/8 16.777.216
(n= nro de bits sufixo)
• Convencionado 127.0.0.1 B 172.16.0.0/12 172.31.255.255/12 1.048.576
C 192.168.0.0/16 192.168.255.255/16 65.536
* descontar os endereços especiais


Noções básicas de roteamento Formas genéricas de executar o roteamento

! Objetivo é determinar o melhor caminho para encaminhar dados de ! Via tabelas:
uma origem até o destino final • Sistemas finais e intermediários devem manter tabelas de roteamento
• Pode ser estático ou dinâmico • Indicação do próximo roteador para o qual um datagrama deve ser enviado
! Pode ser feito ! Pela fonte:
• A cada datagrama (rede orientada a datagrama): datagramas de uma mesma • O transmissor determina a rota que um datagrama deve seguir
comunicação podem seguir caminhos diferentes origem e o destino


• No estabelecimento da conexão lógica (rede orientada a circuito virtual) Tabela
• Datagramas “fluem” pelo mesmo caminho ei Módulo de Destino interface
roteamento


End. de destino
(camada de rede)
ej ek ... e x

O roteamento será estudado mais adiante

Procedimento de envio de dados Máscara de rede

! Quando a origem e o destino estão na mesma rede ! Informação utilizada para definir qual a porção de um endereço IP
• A entrega dos dados ocorre de forma direta, pois um transmite os dados na identifica um prefixo (rede)
mesma rede que o outro “escuta” ! Representação em notação decimal ou contagem de bits
! Quando a origem e o destino não estão na mesma rede 31 0
• É necessário enviar os dados para o sistema intermediário (roteador) para que 11000000 10101000 00001010 00000001 Endereço IP
ele repasse os dados adiantes até chegar ao seus destino 11111111 11111111 11111111 00000000 Máscara de rede

• Entrega indireta
192.168.10.1 255.255.255.0 OU 192.168.10.1/24

! Questão: como saber se a origem e o destino estão na mesma rede? ! Máscaras defaults:

• Resposta: Através dos prefixos de rede • Classe A: 255.0.0.0
• E como se “isola” os prefixos de rede? • Classe B: 255.255.0.0
• Classe C: 255.255.255.0


Leituras complementares

! Stallings, W. Data and Computer Communications (6th edition),
Prentice Hall 1999.
• Capítulo 15, seção 15.3 a 15.4
! Tanenbaum, A. Computer Networks (3th edition), Prentice Hall 1996.
• Capítulo 5, seção 5.1, 5.5.3, 5.5.9, 5.5.7, 5.5.10
! Carissimi, A.; Rochol, J; Granville, L.Z; Redes de Computadores.

Série Livros Didáticos. Bookman 2009.
• Capítulo 5, seções 5.1 e 5.4 (5.4.1 e 5.4.2)

Redes de Computadores 19

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