Comunicação de Dados

1. Comunicação de Dados por Fernando Luís Dotti fldotti@inf.pucrs.br

2. Redes de ComputadoresNível de Rede Fontes principais:Redes de Computadores - das LANs, MANs e WANs às Redes ATM. Luiz Fernando G. Soares, Guido Lemos, Sérgio Colcher. Editora Campus. Internetworking with TCP/IP - Vol. I. Douglas E. Comer Uso de alguns Slides de Raj Jain. Univ. de Ohio. EUA.

3. Nível de RedeInternet Nível de Rede na Internet • O ambiente inter-redes: • hosts conectados a redes • redes interligam-se por gateways: redes variam de redes locais a redes de grande porte

4. Nível de Rede na Internet

5. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Protocolo IP - características: • serviço de datagrama não confiável - não há reconhecimento de dados • fragmentação e remontagem de pacotes • não há controle de erro sobre os dados: somente sobre o cabeçalho do pacote de rede • não há controle de fluxo • endereçamento hierárquico • roteamento adaptativo distribuídos nos gateways

6. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Endereçamento IP • 32 bits • dividido em parte de rede e host dentro da rede • endereços de rede distribuídos pelo NIC (Network Information Center) - endereços de hosts na rede decididos localmente

7. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Endereçamento IP

8. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Endereçamento IP • número de hosts por rede nas diferentes classes de endereços

9. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Endereçamento IP • hosts em uma rede tem mesmo prefixo de rede: end. Hierárquico • host conectado a mais de uma rede: multi-homed host - tem dois endereços IP - não realiza roteamento

10. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Roteadores tem 2 ou mais endereços - um para cada interface de rede

11. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Roteamento: • tabela nos gateways: informa próximo roteador apropriado para rede destino (next hop)

12. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Roteamento: • conteúdo das tabelas nos gateways

13. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Procedimento de Roteamento em cada Gateway: • pega endereço IP destino do pacote -> Destse rede(Dest) == rede ligada diretamente ao Gatewayentão mapeia o endereço IP para endereço de enlace coloca pacote em um frame de enlace enviasenão para cada entrada na tabela de roteamento testa se ( (Dest & Mascara) == rede(EntradaNaTabela) ) então pega o endereço do próximo roteador na entrada da tabela mapeia o endereço IP para endereço de enlace coloca pacote em um frame de enlace envia • Fonte e destino no pacote IP permanecem os mesmos,muda o endereço de enlace do destino (endereço MAC) • Mapeamento de Endereço IP para Endereço de Enlace: ARP - Address Resolution Protocol

14. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Protocolo IPv4 - Cabeçalho

15. Nível de Rede na Internet

16. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Campos no cabeçalho do IPv4: • versão: sempre 4 • TOS (Type of Service): minimizar atraso, maximizar transferência total, maximizar confiabilidade, minimizar custo • raramente utilizado - implementado • identifier: identificador diferente para cada pacote • TTL: Time To Live: inicializado em 64 - decrementado em cada roteador - quando chega a zero descarta pacote - evita loops • protocol: informa o protocolo de nível superior contido nos dados. Eg.: TCP=6, UDP=17 • header checksum: soma de palavras de 16 bits usando complemento de um • IP source and destination addres : permanecem intactos durante roteamento (somente os endereços de enlace são manipulados nos roteadores)

17. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Fragmentação e Remontagem de pacotes • protocolo de enlace pode limitar o tamanho de frames < 65,536 bytes • pacote de transporte pode ser muito grande para mandar em um único pacote IP • Separar a unidade de dados de transporte em fragmentos • cada fragmento torna-se um pacote IP (não é problema para roteadores) • cada fragmento tem mesmo identificador, endereço fonte e destino • o “fragment-offset” indica o deslocamento dos dados dentro do pacote original • flag “more fragments”: 0 se último • fragmentos remontados somente no destino final • “do not fragment” bit: sinaliza conteúdo que não pode ser separado - roteador manda mensagem de erro se ele tem que fragmentar e não pode

18. Nível de Rede na Internet - IPv4 • Opções do IP: • gravar a rota; • gravar timestamps ao longo da rota; • loose source routing - fonte manda informações de alguns nodos a passar; • strict source routing - fonte manda informações estritas da rota a ser seguida • processamento em caso de fragmentação • opção COPY: copiar ou não copiar campo opções para os fragmentos • source route: copiar • record route: rotas diversas - copiar só para um

19. Nível de Rede na Internet - ARP • Mapeamento de Endereço IP para Endereço de Enlace • esquema de vinculação dinâmica • resolução de endereço • >>> Adress Resolution Protocol (ARP) • Procedimento implementado pelo ARP • estação tem endereço IP do destinatário na mesma redee deseja achar o endereço de enlace • manda pacote em difusão na rede local perguntando qual a estação da rede que tem aquele endereço IP • todas estações escutam • somente a estação com o endereço de rede informado responde com seu endereço de enlace • originador guarda mapeamento endereço Rede -> endereço enlace em um cache • outras estações descartam os pacotes • próximos pacotes enviados do originador para o destinatário não serão mais por difusão

20. Nível de Rede na Internet - RARP • Mapeamento de Endereço de Enlace para Endereço IP • >>> Reverse Adress Resolution Protocol (RARP) • Usado para determinar endereço IP de estações sem disco durante o “boot” • Procedimento implementado pelo RARP • endereços MAC são únicos e permanentes • host envia por difusão na rede local um pedido RARP informando seu endereço MAC e perguntando pelo seu endereço IP • um Servidor RARP na rede local responde ao pedido, informando o endereço IP associado ao MAC • originador grava seu IP • demais estações descartam pacote • vários servidores por rede são desejados para maior confiabilidade • servidor implementa tabela de mapeamento MAC - > IP para a rede local onde está conectado

21. Nível de Rede na Internet - Limitações • Crescimento da rede • 10 bilhões de pessoas em 2020 • cada pessoa tendo mais de um computador • assumindo-se 100 computadores por pessoa --> 10e12 computadores • assumindo-se várias interfaces por nodo e vários endereços por interface: existem estimativas de 10e10 a 10e12 endereços por host • margem de segurança -> 10e15 endereços por host • requisitos de aproximadamente 10e9 redes • desejável: 10e12 a 10e15 redes

22. Nível de Rede na Internet - IPv6 • Endereçamento IPv4 não será capaz de suportar • Protocolo IPv6 • endereços de 128 bits: 2e120 = 3.4 * 10e38 endereços • 665 * 10e21 endereços por m2 da superfície da terra • expectativa de suportar roteamento: • 8 * 10e17 a 2*10e33 endereços • 8 * 10e17 -> 1.564 endereços por m2 da superfície da terra

23. Nível de Rede na Internet - IPv6

24. Nível de Rede na Internet - IPv6 • IPv4 vs IPv6 • 1995 vs 1975 • IPv6 tem somente o dobro de cabeçalho do IPv4 • somente número de versão continua com mesmo lugar e significado • removidos: tamanho do cabeçalho, tipo de serviço, identificação, flags, deslocamento do fragmento, checksum do cabeçalho • protocol type trocado por next header • ttl representado por “hop limit” • adicionado: prioridade • todos os campos de tamanho fixo • não há campos opcionais • 8 bits para hop-limit = 255 máximo