Aula 6 Modelo de Divisão em Camadas TCP/IP Camada Conceitual APLICATIVO TRANSPORTE INTER-REDE INTERFACE DE REDE FÍSICA Unidade de Dados do Protocolo - PDU Mensagem Segmento Datagrama /Pacote Quadro 01010101010100000011110 Sinais Elétricos
Camada FÍSICA QUADRO FÍSICA SINALIZAÇÃO 01010101010100000011110 Sinais Elétricos Tecnologias de Meio Físico: Fio de Cobre; Fibra Ótica; Ondas Eletromagnéticas.
Camada de Interface de DATAGRAMA IP Rede ENCAPSULAMENTO INTERFACE DE REDES DATAGRAMA IP Quadros: Ethernet; QUADRO Frame Relay. Token Ring;
Internet Protocol - IP INTER-REDE Serviço de entrega de datagramas; Sem conexão; Sem garantia de entrega (não confiável); Datagramas podem ser perdidos, retardados ou entregues fora de ordem; Independência entre datagramas Podem trafegar através de caminhos diferentes
Conceito de Interligação em Redes É a capacidade de uma infra-estrutura de comunicação conectar diferentes tecnologias de redes e juntá-las em um bloco único e coordenado. Sendo o objetivo principal esconder os detalhes dependentes de hardware de rede e fornecer serviços de comunicação universais. (Douglas Commer)
A Visão do Usuário Os Usuários veem uma interligação em redes como uma rede única e virtual à qual todas as máquinas se conectam,, apesar de suas conexões físicas.
ROTEADORES ES São as máquinas que interligam as redes de computadores, cuja a funcionalidade é encaminhar corretamente informações colocadas na rede até o destino correto.
Interconexão com TCP/IP Roteador Token Ring Redes Privadas e Internet FDDI
ROTEAMENTO Operação que consiste em enviar os datagramas até o seu destino final, passando, se necessário, por um ou mais roteadores intermediários. A arquitetura TCP/IP define os mecanismos para que os datagramas sejam entregues no seu destino final, independente dele estar situado na mesma rede do transmissor ou numa rede externa interligada através de roteadores.
Processo de Roteamento Host A Host B Aplicação Aplicação Transporte Roteador Roteador Transporte Inter-rede Inter-rede Inter-rede Inter-rede Física Física Física Física Rede A Rede B Rede C
ROTEAMENTO EM UMA INTERLIGAÇÃO EM REDES Decisões de roteamento devem ser tomadas tanto por hosts quanto por roteadores. Existem duas formas de encaminhar datagramas, são elas: Encaminhamento DIRETO; Encaminhamento INDIRETO.
Encaminhamento DIRETO Este encaminhamento ocorre quando dentro de uma mesma instalação (rede local) uma máquina pode atingir outra sem que haja necessidade de roteadores (o transmissor pode mapear endereço IP de destino em endereço de hardware de destino). E como um computador pode saber que o destino pertence a mesma instalação que a sua? Compara os campo Netid do destino com o Netid do transmissor através de um And lógico. Se o resultado for o próprio Netid do transmissor então ele descobriu que o destino esta na mesma instalação.
COMUNICAÇÃO INTRA-REDE Em uma comunicação entre duas estações situadas na mesma rede, o transmissor envia o quadro diretamente ao destino final, preenchendo os campos do destinatário com o endereço físico e o endereço IP da estação receptora.
Encaminhamento INDIRETO O encaminhamento de indireto é mais complexo do que o encaminhamento direto, pois o transmissor deve identificar um roteador para onde deva encaminhar o datagrama. E certamente este deverá encaminhar o datagrama por outras redes físicas através de outros roteadores e assim por diante, formando assim uma estrutura cooperativa e interconectada.
COMUNICAÇÃO INTER-REDES Em uma comunicação entre estações conectadas a redes diferentes, a comunicação é dividida em vários saltos. Cada salto representa uma comunicação entre um par estação-roteador, ligados fisicamente. Os endereços IP de origem e destino mantém-se os mesmos durante todos os saltos do datagrama. O endereço físico, entretanto, é modificado para endereçar os elementos participantes de cada salto.
Tabela de Roteamento Para ser efetuado o roteamento o IP faz uso de uma tabela para auxiliá-lo nas decisões de rota. Funções Armazenar informações sobre possíveis destinos e como enviar datagramas aos mesmos; Consultar para decidir como enviar o datagrama; As entradas da tabela fornecem informações sobre roteamento para redes físicas;
Exemplo Roteador 1 Rede Roteamento 10.0.0.0 Direto 20.0.0.0 Direto 30.0.0.0 20.0.0.2 40.0.0.0 Direto 40.0.0.1 10.0.0.2 40.0.0.0 H D 30.0.0.2 40.0.0.2 Roteador 2 Rede Roteamento 10.0.0.0 20.0.0.1 20.0.0.0 Direto 30.0.0.0 Direto 40.0.0.0 20.0.0.1 10.0.0.0 R 1 R 2 20.0.0.0 30.0.0.0 20.0.0.1 20.0.0.2 30.0.0.1 H A 10.0.0.1 H B 20.0.0.1 H C Host H A Rede Roteamento 10.0.0.0 Direto 20.0.0.0 10.0.0.2 30.0.0.0 10.0.0.2 40.0.0.0 10.0.0.2 Host H B Rede Roteamento 10.0.0.0 20.0.0.1 20.0.0.0 Direto 30.0.0.0 20.0.0.2 40.0.0.0 20.0.0.1 Host H C Rede Roteamento 10.0.0.0 30.0.0.2 20.0.0.0 30.0.0.2 30.0.0.0 Direto 40.0.0.0 30.0.0.2 Host H D Rede Roteamento 10.0.0.0 40.0.0.1 20.0.0.0 40.0.0.1 30.0.0.0 40.0.0.1 40.0.0.0 Direto
Gateway Padrão Aplicada se nenhuma entrada da tabela de roteamento está associada ao endereço destino. 10.0.0.2 30.0.0.2 10.0.0.0 R 1 R 20.0.0.0 2 30.0.0.0 10.0.0.1 20.0.0.1 20.0.0.2 30.0.0.1 H A H B Host H A Rede Roteamento 10.0.0.0 Direto 0.0.0.0 10.0.0.2 Host H B Rede Roteamento 30.0.0.0 Direto 0.0.0.0 30.0.0.2
Gateway Padrão Roteador 1 Rede Roteamento 10.0.0.0 Direto 20.0.0.0 Direto 30.0.0.0 20.0.0.2 40.0.0.0 Direto Gateway 40.0.0.X 40.0.0.1 10.0.0.2 Internet 40.0.0.0 40.0.0.X 30.0.0.2 10.0.0.0 R 1 R 2 20.0.0.0 30.0.0.0 Roteador 2 Rede Roteamento 10.0.0.0 20.0.0.1 20.0.0.0 Direto 30.0.0.0 Direto 40.0.0.0 20.0.0.1 Gateway 20.0.0.1 20.0.0.1 20.0.0.2 30.0.0.1 Host H A H A Rede Roteamento 10.0.0.0 Direto Gateway 10.0.0.2 10.0.0.1 Tabela de Roteamento Host H B H B Rede Roteamento 10.0.0.0 20.0.0.1 20.0.0.0 Direto 30.0.0.0 20.0.0.2 Gateway 20.0.0.1 10.0.0.1 Host H C H C Rede Roteamento 30.0.0.0 Direto Gateway 30.0.0.2
Endereçamento na camada Inter-rede A forma de endereçamento para interligação em redes escolhido para ser utilizado pelo TCP/IP diz que: A cada host de interligação em redes é atribuído um endereço de interligação em redes único de 32 bits que é usado em todas as comunicações com aquele host.
Unidade de Dados do Protocolo - PDU Datagrama/Pacote Encapsulamento em um quadro da camada de Enlace
Formato do Datagrama/Pacote IP
Esta primeira linha trata dos campos de caracterização do datagrama VERS TTL HLEN IDENTIFICAÇÃO TOS PROTOCOLO FLAGS COMPRIMENTO TOTAL DESLOCAMENTO DO FRAGMENTO CHECKSUM DO CABEÇALHO ENDEREÇO IP DE ORIGEM ENDEREÇO IP DE DESTINO OPÇÕES PADDING DADOS CARGA ÚTIL
CAMPO VERS: 0 3 VERS CAMPO HLEN: 4 7 HLEN CAMPO TOS - TYPE OF SERVICE: 1 8 5 TOS Identifica a versão do protocolo IP Contém o comprimento do cabeçalho e especifica um tamanho máximo para o cabeçalho que é medido em palavras de 32 bits Especifica como o datagrama deve ser tratado na inter- rede.. É fracionado como mostrado abaixo: PRECEDÊNCIA D T R NOVO 0 2 3 4 5 6 7
CAMPO COMPRIMENTO TOTAL: 3 5 1 COMPRIMENTO TOTAL Especifica o tamanho total do datagrama, incluindo cabeçalho e dados. Também especifica um comprimento máximo para o datagrama 65.535 Bytes B (64 Kbytes)
Esta segunda Linha trata de controle de fragmentação e identificação VERS HLEN TOS COMPRIMENTO TOTAL IDENTIFICAÇÃO FLAGS DESLOCAMENTO DO FRAGMENTO TTL PROTOCOLO CHECKSUM DO CABEÇALHO ENDEREÇO IP DE ORIGEM ENDEREÇO IP DE DESTINO OPÇÕES PADDING DADOS CARGA ÚTIL
FRAGMENTAÇÃO: Ocorre quando a MTU de uma rede for menor do que o tamanho do datagrama que esta sendo encaminhado.por exemplo, as redes Ethernet limitam o tamanho dos quadros a apenas 1500 bytes, enquanto os datagramas IP podem chegar até 64 Kbytes. Nesse caso, é necessário transmitir um datragrama utilizando vários quadros. O cabeçalho do datagrama original é reproduzido em cada um dos segmentos. O PROCESSO DE REMONTAGEM: A remontagem é feita no destino. Os fragmentos, quando criados, são roteados até o destino de forma independente um dos outros (a inter-redes trata-os da mesma forma que datagrama qualquer).
Fragmentação Fragmentação consiste em dividir um datagrama em pedaços menores denominados fragmentos. A A fragmentação ocorre normalmente em gateways. Os fragmentos são transportados como se fossem datagramas independentes. Ao receber o primeiro fragmento, a estação inicia uma temporização para aguardar o conjunto completo de fragmentos. Se faltar algum, o datagrama é descartado. Os fragmentos recebem uma cópia do cabeçalho do datagrama original com algum dos seus campos modificados. Comprimento total atualizado para a quantidade efetivamente transmitida. Flags ( 2 ) = 1 indicando que tem mais fragmentos. O último é 0. Offset do segmento é a soma de número dos octetos de dados dos fragmentos anteriores.
MTU Maximum Transfer Unit LAN 1 Host A Host B Remonta LAN 3 Host C Host D D0 MTU = 1500 D1 D2 D3 MTU = 1500 Origem: Host A Destino: Host D Roteador 1 Roteador 2 WAN 2 MTU = 620 D1 D2 D3 Fragmenta Não Remonta
CAMPO IDENTIFICAÇÃO: 1 0 5 IDENTIFICAÇÃO Contém um número inteiro que identifica o datagrama. Em caso de fragmentação este valor é repetido no cabeçalho de todos os fragmentos CAMPO FLAGS: 1 16 8 FLAGS 0 1 2 Controlam o processo de fragmentação. Bit 0: 0 reservado Bit 1: 1 0 permite fragmentação; 1 não permite fragmentação. Bit 2: 2 0 último fragmento; 1 mais fragmentos.
CAMPO DESLOCAMENTO DE FRAGMENTO: 3 19 1 DESLOCAMENTO DO FRAGMENTO Registram o deslocamento contados em múltiplos de oito em cada fragmento criado a partir do datagrama original, começando em zero.
Fragmentação Desvantagens: Uma vez fragmentados, continuam fragmentados mesmo encontrando redes físicas com MTU com grande capacidade. Isto é, não são remontados; Se e qualquer fragmento for perdido no caminho, o datagrama não pode ser remontado. Vantagem: Não requer processamento de remontagem ou armazenamento em gateways intermediários.
Esta terceira linha trata dos campos que controlam o estado do datagrama VERS HLEN TOS COMPRIMENTO TOTAL IDENTIFICAÇÃO FLAGS DESLOCAMENTO DO FRAGMENTO TTL PROTOCOLO CHECKSUM DO CABEÇALHO ENDEREÇO IP DE ORIGEM ENDEREÇO IP DE DESTINO OPÇÕES PADDING DADOS CARGA ÚTIL
CAMPO TTL - Time To Live: 0 7 TTL CAMPO PROTOCOLO: 1 8 5 PROTOCOLO Aqui é possível determinar um tempo máximo de vida para cada datagrama que é posto na rede, evitando desta forma que um datagrama fique ocupando banda por tempo indeterminado. CHECKSUM DO CABEÇALHO 1 3 6 1 CHECKSUM DO CABEÇALHO Este informa ao software IP a que protocolo de nível superior (o TCP, por exemplo) deve ser entregue a carga útil do datagrama IP - o campo DADOS.
A quarta e quinta linhas trata dos campos de endereçamento VERS HLEN TOS COMPRIMENTO TOTAL IDENTIFICAÇÃO FLAGS DESLOCAMENTO DO FRAGMENTO TTL PROTOCOLO ENDEREÇO IP DE ENDEREÇO IP DE ORIGEM ORIGEM ENDEREÇO IP DE DESTINO CHECKSUM DO CABEÇALHO OPÇÕES PADDING DADOS CARGA ÚTIL
CAMPOS ENDEREÇOS: 0 ENDEREÇO IP DE ORIGEM 3 1 ENDEREÇO IP DE DESTINO 2 7 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 2 7 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 2 7 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 2 7 2 6 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 2 0 10000000 00001010 00000010 00011110 notação binária 2 7 =128 2 3 +2 1 =10 2 1 =2 2 4 +2 3 +2 2 +2 1 =30 128.10.2.30 notação decimal pontuada
VERS HLEN TOS COMPRIMENTO TOTAL IDENTIFICAÇÃO FLAGS DESLOCAMENTO DO FRAGMENTO TTL PROTOCOLO ENDEREÇO IP DE ORIGEM ENDEREÇO IP DE ORIGEM ENDEREÇO IP DE DESTINO CHECKSUM DO CABEÇALHO OPÇÕES PADDING DADOS CARGA ÚTIL
CAMPO OPÇÕES: OPÇÕES O Campo OPÇÕES do datagrama IP não é necessário a todos os datagramas, e as opções são incluídas principalmente para testes ou depuraçào de rede.. Contudo, o processamento de opções é parte integrante do software IP; Todas as implementações de padrões precisam incluí-las. OPÇÕES CÓPIA CLASSE NÚMERO DE OPÇÕES TAMANHO VARIÁVEL
VERS HLEN TOS COMPRIMENTO TOTAL IDENTIFICAÇÃO FLAGS DESLOCAMENTO DO FRAGMENTO TTL PROTOCOLO ENDEREÇO IP DE ORIGEM ENDEREÇO IP DE ORIGEM ENDEREÇO IP DE DESTINO CHECKSUM DO CABEÇALHO OPÇÕES PADDING DADOS CARGA ÚTIL