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2. Estabelecer rotas da origem ao destino.
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Em algumas redes as camadas de Rede e de
Transporte estão em equipamentos ...
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• Os serviços devem ser independentes da tecnologia da
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Circuitos Virtuais (CVs)

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CV com origem no roteador A e destino D:

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• Os roteadores devem “lembrar” para onde enviar ...
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• Cada pacote de bits deve conter:
 O número do ...
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Datagramas - Características
• Os roteadores contém tabelas indicando as linhas de
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Onde es...
2. Roteamento
• Se a sub-rede utiliza datagramas internamente, a
cada pacote que chega deve ser decidida qual a
rota a seg...
2. Roteamento
Propriedades de um Algoritmo de Roteamento
Correção
Funcionar sem erros.
Simplicidade
De fácil entendimento ...
2. Roteamento
Propriedades de um Algoritmo de Roteamento
Robustez
Isolar uma rede de grande porte de falhas de
hardware e ...
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Propriedades de um Algoritmo de Roteamento
Equidade
Ser imparcial.
Otimização
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Classes de Algoritmos de Roteamento

• Adaptativos
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Adaptativos
Baseiam suas decisões de roteamento em
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Classes de Algoritmos de Roteamento

Não Adaptativos
Baseiam suas decisões de roteamento no
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
Roteamento pelo caminho mais curto
O conceito de caminho mais curto ent...
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Roteamento por inundação (flooding)
Cada pacote de entrada é enviado pa...
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Roteamento por inundação (flooding)
Uma das técnicas possíveis é a adoç...
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Roteamento por estado de enlace
Este algoritmo prevê que cada roteador ...
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1. Criar um pacote que informe tudo o q...
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Roteamento hierárquico
À medida em que as redes aumentam de tamanho, as...
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
Roteamento hierárquico
O roteamento hierárquico resolve esta situação,
...
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Exemplos de Algoritmos de Roteamento
Roteamento por difusão (broadcasting)
Em algumas aplicações, os hosts p...
2. Roteamento
Roteamento para hosts móveis
Os hosts móveis trouxeram um problema novo para
as redes: antes de rotear um pa...
Firewall
É uma barreira de proteção entre o tráfego
corporativo e as redes externas.

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Firewall

O Firewall é o único caminho de entrada e de
saída da rede corporativa para as redes externas.
Redes de Computad...
Firewall
Roteadores:
• Verificam se os pacotes obedecem
critérios pré-estabelecidos. Por exemplo:
Porta 23 para operações...
Firewall
Gateway:
Atua na camada de Aplicação. Por exemplo:
• Correio eletrônico (tamanho da mensagem,
conteúdo, etc.)
• P...
3. Controle de Congestionamento
Visa garantir que a sub-rede seja capaz de
transportar o tráfego demandado.
É uma questão ...
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3. Controle de Congestionamento
Na situação de congestionamento os
roteadores não conseguem dar vazão aos
pacotes recebido...
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Causas possíveis:
• Roteadores lentos ou sobrecarregados.
• A vazão das linhas de entrada ...
3. Controle de Congestionamento
Causas possíveis:
• Quando o roteador de destino descarta um
pacote por estar congestionad...
3. Controle de Congestionamento
A solução do congestionamento tem de ser
global para a rede e não somente para um
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3. Controle de Congestionamento
As soluções podem ser agrupadas em duas
categorias:
Loops Abertos
Loops Fechados

Redes de...
3. Controle de Congestionamento
Soluções em Loops Abertos:
• Tentam resolver o problema com um bom
projeto.
• Uma vez que ...
3. Controle de Congestionamento
Soluções em Loops Abertos:
• Ferramentas utilizadas:
Decidir quando aceitar mais tráfego....
3. Controle de Congestionamento
Soluções em Loops Fechados:
• Monitorar o sistema para detectar quando e
onde ocorreu cong...
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Prevenção
Fechados:

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Congestionamento

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Loops

Caso esta conexão estivesse programa...
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O Protocolo IP
Um datagrama IP consiste de duas partes:

O cabeçalho contém as informações de
controle do IP, e o campo de...
O Protocolo IPv4
Cabeçalho:

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Cabeçalho:
• IHL: tamanho do cabeçalho, em quantidade de palavras
de 32 bits.
• Tipo de serviço: o host i...
O Protocolo IPv4
Cabeçalho:
• DF (Don’t Fragment): não fragmente o datagrama pois a
máquina de destino não poderá recompô-...
O Protocolo IPv4
Cabeçalho:
• Protocolo: informa à camada de Rede o processo de
Transporte que deverá ser aplicado ao data...
O Protocolo IPv4
Cabeçalho:
• Opções:
 Nível de segurança do datagrama.
 Sequência de endereços IP entre a origem e o
de...
O Protocolo IPv4
Cabeçalho:
• Opções (continuação):
 Os roteadores ao longo do trajeto devem anexar seu
endereço IP ao ca...
O Protocolo IPv6
Com a crescente utilização da Internet pelas
indústrias, pelo setor de serviços, pelo setor
educacional, ...
O Protocolo IPv6
Principais objetivos:
 Aceitar bilhões de hosts, mesmo com alocação de
espaço de endereços ineficiente (...
O Protocolo IPv6
Principais objetivos:
 Dar mais importância ao tipo de serviço,
particularmente no caso de dados em temp...
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Versão
Especifica o número da versão do protocolo. Para o
IPv6 ela é 0110. Este é o único campo que tem o...
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Rótulo de Controle
Designa pacotes que precisam de tratamento
especial. Um de seus usos é para prover qua...
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Comprimento dos Dados do Usuário
Especifica o comprimento dos dados do usuário que
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P...
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Limite de Hops
Especifica o número máximo de vezes que o pacote
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  1. 1. Redes de Computadores A Camada de Rede Redes de Computadores A Camada de Rede
  2. 2. Modelo de Referência TCP/IP Camada de Aplicação Camada de Transporte Camada de Rede Camada de Enlace de Dados Camada de Física Redes de Computadores A Camada de Rede
  3. 3. Funções Principais 1. Prestar serviços à Camada de Transporte. 2. Estabelecer rotas da origem ao destino. 3. Selecionar rotas menos congestionadas 4. Compatibilizar problemas de comunicação em rotas que atravessem redes diferentes. Redes de Computadores A Camada de Rede
  4. 4. 1. Prestação de serviços à Camada de Transporte Em algumas redes as camadas de Rede e de Transporte estão em equipamentos distintos. • Sub-rede • Interface concessionária/usuário • Define a responsabilidade da concessionária Redes de Computadores A Camada de Rede
  5. 5. 1. Prestação de serviços à Camada de Transporte Objetivos: • Os serviços devem ser independentes da tecnologia da sub-rede. • Para a camada de Transporte, não interessa o número, tipo e topologia das sub-redes utilizadas. • Os endereços da rede, passados para a camada de Transporte, devem ser uniformes. Redes de Computadores A Camada de Rede
  6. 6. 1. Prestação de serviços à Camada de Transporte Estrutura Interna da Camada de Rede: Circuitos Virtuais (CVs) Datagramas Redes de Computadores A Camada de Rede
  7. 7. Estrutura Interna da Camada de Rede Circuitos Virtuais Redes de Computadores A Camada de Rede
  8. 8. Estrutura Interna da Camada de Rede Circuitos Virtuais CV com origem no roteador A e destino D: No do CV Rota 0 1 A–E–F–D 2 A–B–F-D 3 A–E–C-D 4 Redes de Computadores A–B–C-D A–E–C–B–F-D A Camada de Rede
  9. 9. Estrutura Interna da Camada de Rede Circuitos Virtuais - Características • Os roteadores devem “lembrar” para onde enviar os pacotes de cada circuito virtual aberto que passa por ele. Cada roteador deve manter uma tabela para cada CV ativo. • Os CVs A – B – C – D (com origem em A) e B – C – D (com origem em B) geram um conflito de rotas, o que exige um algoritmo para arbitrar esta situação. Redes de Computadores A Camada de Rede
  10. 10. Estrutura Interna da Camada de Rede Circuitos Virtuais - Características • Cada pacote de bits deve conter:  O número do CV  O número de sequência  Soma de verificação  Sentido da transmissão, pois ela é full-duplex  Etc. Redes de Computadores A Camada de Rede
  11. 11. Estrutura Interna da Camada de Rede Datagramas - Características • Os roteadores contém tabelas indicando as linhas de saída possíveis para uma determinada linha de entrada. • Os datagramas devem conter o endereço de origem e de destino completos. Redes de Computadores A Camada de Rede
  12. 12. Estrutura Interna da Camada de Rede Circuitos Virtuais x Datagramas Item Sub-rede de Datagramas Sub-rede de CVs Configuração do circuito Desnecessário Obrigatório Endereçamento Cada pacote contém os endereços completos da origem e do destino Cada pacote contém um número único de CV Informações sobre a conexão Não tem Cada CV estabelecido exige controle na tabela da subrede Redes de Computadores A Camada de Rede
  13. 13. Estrutura Interna da Camada de Rede Circuitos Virtuais x Datagramas Item Sub-rede de Datagramas Sub-rede de CVs Roteamento Cada pacote é roteado de A rota é definida quando o forma independente CV é estabelecido e todos os pacotes seguem esta rota Efeito de falhas no roteador Nenhum, exceto para Todos os CVs que passam pacotes perdidos durante através do equipamento a queda parado são encerrados Controle de Difícil congestionamentos Redes de Computadores Fácil A Camada de Rede
  14. 14. Estrutura Interna da Camada de Rede Circuitos Virtuais x Datagramas Item Sub-rede de Datagramas Sub-rede de CVs Onde está a complexidade das funções necessárias? Na camada de Transporte Na camada de Rede Qualidade de serviço Difícil Redes de Computadores Fácil, se for possível alocar recursos suficientes com antecedência para cada CV A Camada de Rede
  15. 15. 2. Roteamento • Se a sub-rede utiliza datagramas internamente, a cada pacote que chega deve ser decidida qual a rota a seguir. • Se a sub-rede utiliza CVs, somente a cada nova conexão a decisão da rota será tomada. • Independente do algoritmo de roteamento adotado, ele deve observar algumas propriedades básicas para que o algoritmo seja utilizável. Redes de Computadores A Camada de Rede
  16. 16. 2. Roteamento Propriedades de um Algoritmo de Roteamento Correção Funcionar sem erros. Simplicidade De fácil entendimento e manutenção. Estabilidade Em condições normais, manter constante sua forma de operação. Redes de Computadores A Camada de Rede
  17. 17. 2. Roteamento Propriedades de um Algoritmo de Roteamento Robustez Isolar uma rede de grande porte de falhas de hardware e de software, do número de hosts, do número de roteadores, do número de linhas e de mudanças na topologia, não exigindo a reinicialização da rede a cada ocorrência de falha. Redes de Computadores A Camada de Rede
  18. 18. 2. Roteamento Propriedades de um Algoritmo de Roteamento Equidade Ser imparcial. Otimização Obter a melhor situação possível. Redes de Computadores A Camada de Rede
  19. 19. 2. Roteamento Classes de Algoritmos de Roteamento • Adaptativos • Não adaptativos Redes de Computadores A Camada de Rede
  20. 20. 2. Roteamento Classes de Algoritmos de Roteamento Adaptativos Baseiam suas decisões de roteamento em medidas, ou estimativas, do tráfego da rede e na topologia. Redes de Computadores A Camada de Rede
  21. 21. 2. Roteamento Classes de Algoritmos de Roteamento Não Adaptativos Baseiam suas decisões de roteamento no algoritmo, independentemente do tráfego na rede, e com base na topologia atual. Redes de Computadores A Camada de Rede
  22. 22. 2. Roteamento Exemplos de Algoritmos de Roteamento Roteamento pelo caminho mais curto O conceito de caminho mais curto entre uma origem e um destino pode variar, dependendo do • Menor número de hops • Menor distância geográfica • Menor tempo para percorrer o caminho Redes de Computadores A Camada de Rede
  23. 23. 2. Roteamento Exemplos de Algoritmos de Roteamento Roteamento por inundação (flooding) Cada pacote de entrada é enviado para todas as linhas de saída, exceto para aquela em que chegou (conexões ponto-a-ponto). Este algoritmo gera uma vasta quantidade de pacotes duplicados, e há a necessidade de uma técnica para minimizar este efeito. Redes de Computadores A Camada de Rede
  24. 24. 2. Roteamento Exemplos de Algoritmos de Roteamento Roteamento por inundação (flooding) Uma das técnicas possíveis é a adoção de contador de hops no cabeçalho do pacote, o qual é decrementado cada vez que o pacote passa por um roteador. Quando o contador zerar, o pacote é descartado. Redes de Computadores A Camada de Rede
  25. 25. 2. Roteamento Exemplos de Algoritmos de Roteamento Roteamento por estado de enlace Este algoritmo prevê que cada roteador da subrede deve fazer o seguinte: 1.Descobrir seus vizinhos endereços de rede. e aprender seus 2.Medir o retardo, ou o custo, até cada um de seus vizinhos. Redes de Computadores A Camada de Rede
  26. 26. 2. Roteamento Exemplos de Algoritmos de Roteamento Roteamento por estado de enlace 1. Criar um pacote que informe tudo o que ele acabou de aprender. 2. Enviar esse roteadores. pacote a todos os outros 3. Calcular o caminho mais curto até cada um dos outros roteadores. Redes de Computadores A Camada de Rede
  27. 27. 2. Roteamento Exemplos de Algoritmos de Roteamento Roteamento hierárquico À medida em que as redes aumentam de tamanho, as tabelas de roteamento dos roteadores crescem proporcionalmente. Não apenas a memória do roteador é consumida por tabelas cada vez maiores, mas também é necessário dedicar maior tempo da CPU para percorrê-las e mais largura de banda para enviar as informações dos status delas. Redes de Computadores A Camada de Rede
  28. 28. 2. Roteamento Exemplos de Algoritmos de Roteamento Roteamento hierárquico O roteamento hierárquico resolve esta situação, como já ocorre na rede telefônica. Neste caso, os roteadores são divididos por regiões, com cada roteador conhecendo todos os detalhes sobre como rotear pacotes para destinos dentro de sua própria região, mas sem conhecer nada sobre a estrutura interna das outras regiões. Redes de Computadores A Camada de Rede
  29. 29. 2. Roteamento Exemplos de Algoritmos de Roteamento Roteamento por difusão (broadcasting) Em algumas aplicações, os hosts precisam enviar mensagens a muitos outros hosts (ou a todos os outros hosts). Por exemplo, para um relatório sobre o tempo, para a atualização do mercado de ações ou para programas de rádio é preciso enviar as informações por difusão a todas as máquinas que queiram recebê-las. Redes de Computadores A Camada de Rede
  30. 30. 2. Roteamento Roteamento para hosts móveis Os hosts móveis trouxeram um problema novo para as redes: antes de rotear um pacote para um host móvel é preciso localizá-lo. Redes de Computadores A Camada de Rede
  31. 31. Firewall É uma barreira de proteção entre o tráfego corporativo e as redes externas. Redes de Computadores A Camada de Rede
  32. 32. Firewall O Firewall é o único caminho de entrada e de saída da rede corporativa para as redes externas. Redes de Computadores A Camada de Rede
  33. 33. Firewall Roteadores: • Verificam se os pacotes obedecem critérios pré-estabelecidos. Por exemplo: Porta 23 para operações via Telnet. Porta 78 para acesso à rede X. Não aceitar tráfego UDP. Etc. Redes de Computadores A Camada de Rede a
  34. 34. Firewall Gateway: Atua na camada de Aplicação. Por exemplo: • Correio eletrônico (tamanho da mensagem, conteúdo, etc.) • Pacotes incompletos. • Etc. Redes de Computadores A Camada de Rede
  35. 35. 3. Controle de Congestionamento Visa garantir que a sub-rede seja capaz de transportar o tráfego demandado. É uma questão global que envolve o comportamento de todos os hosts, todos os roteadores, todos os buffers nos roteadores e tudo o que está envolvido no processo de comunicação. Redes de Computadores A Camada de Rede
  36. 36. 3. Controle de Congestionamento Redes de Computadores A Camada de Rede
  37. 37. 3. Controle de Congestionamento Na situação de congestionamento os roteadores não conseguem dar vazão aos pacotes recebidos e perdem parte deles. No limite, nenhum pacote é entregue. Redes de Computadores A Camada de Rede
  38. 38. 3. Controle de Congestionamento Causas possíveis: • Roteadores lentos ou sobrecarregados. • A vazão das linhas de entrada é maior que aquela das linhas de saída. • Várias linhas de entrada direcionam pacotes para uma única linha de saída, e não buffers suficientes no roteador para armazenar os pacotes. Redes de Computadores A Camada de Rede
  39. 39. 3. Controle de Congestionamento Causas possíveis: • Quando o roteador de destino descarta um pacote por estar congestionado, o roteador de origem retransmite o pacote várias vezes até que ele seja aceito pelo roteador de destino, gerando mais congestionamentos no destino e na origem. Redes de Computadores A Camada de Rede
  40. 40. 3. Controle de Congestionamento A solução do congestionamento tem de ser global para a rede e não somente para um roteador isolado. Redes de Computadores A Camada de Rede
  41. 41. 3. Controle de Congestionamento As soluções podem ser agrupadas em duas categorias: Loops Abertos Loops Fechados Redes de Computadores A Camada de Rede
  42. 42. 3. Controle de Congestionamento Soluções em Loops Abertos: • Tentam resolver o problema com um bom projeto. • Uma vez que o sistema esteja em operação, não são feitas correções nos processos ativos. Redes de Computadores A Camada de Rede
  43. 43. 3. Controle de Congestionamento Soluções em Loops Abertos: • Ferramentas utilizadas: Decidir quando aceitar mais tráfego. Decidir quando e quais pacotes serão descartados. Programar decisões nos pontos da rede. As ações são efetivadas sem levar em conta o estado atual da rede. Redes de Computadores A Camada de Rede
  44. 44. 3. Controle de Congestionamento Soluções em Loops Fechados: • Monitorar o sistema para detectar quando e onde ocorreu congestionamento. • Enviar essas informações para lugares onde alguma providência possa ser tomada. • Ajustar a operação do sistema para corrigir o problema. Redes de Computadores A Camada de Rede
  45. 45. 3. Controle de Congestionamento Redes de Computadores A Camada de Rede
  46. 46. 3. Controle de Congestionamento Prevenção Fechados: de Congestionamento em Loops Caso esta conexão estivesse programada para passar por um dos roteadores congestionados pode-se redesenhar a sub-rede, para evitar esta situação. Redes de Computadores A Camada de Rede
  47. 47. 3. Controle de Congestionamento Redes de Computadores A Camada de Rede
  48. 48. 3. Controle de Congestionamento Redes de Computadores A Camada de Rede
  49. 49. O Protocolo IP Um datagrama IP consiste de duas partes: O cabeçalho contém as informações de controle do IP, e o campo de texto contém um segmento do arquivo transmitido. Redes de Computadores A Camada de Rede
  50. 50. O Protocolo IPv4 Cabeçalho: Redes de Computadores A Camada de Rede
  51. 51. O Protocolo IPv4 Cabeçalho: • IHL: tamanho do cabeçalho, em quantidade de palavras de 32 bits. • Tipo de serviço: o host informa à sub-rede os padrões de confiabilidade e velocidade desejados. Redes de Computadores A Camada de Rede
  52. 52. O Protocolo IPv4 Cabeçalho: • DF (Don’t Fragment): não fragmente o datagrama pois a máquina de destino não poderá recompô-lo. • MF (More Fragments): todos os fragmentos de um datagrama possuem este flag, exceto o último. • FO (Fragment Offset): número do fragmento de um determinado datagrama. Redes de Computadores A Camada de Rede
  53. 53. O Protocolo IPv4 Cabeçalho: • Protocolo: informa à camada de Rede o processo de Transporte que deverá ser aplicado ao datagrama: TCP ou UDP. Redes de Computadores A Camada de Rede
  54. 54. O Protocolo IPv4 Cabeçalho: • Opções:  Nível de segurança do datagrama.  Sequência de endereços IP entre a origem e o destino.  Lista mínima de roteadores pelos quais o pacote deve percorrer. Redes de Computadores A Camada de Rede
  55. 55. O Protocolo IPv4 Cabeçalho: • Opções (continuação):  Os roteadores ao longo do trajeto devem anexar seu endereço IP ao campo “Opções” para análise do administrador da rede.  Timestamp – Os roteadores ao longo do trajeto devem anexar a data e a hora na qual o pacote transitou por eles.  Etc. Redes de Computadores A Camada de Rede
  56. 56. O Protocolo IPv6 Com a crescente utilização da Internet pelas indústrias, pelo setor de serviços, pelo setor educacional, pelo governo, pelos centros de pesquisa, pelas pessoas em geral e, proximamente, pelos dispositivos entre si (Internet das Coisas), o IPv4 precisou evoluir para se tornar mais flexível e abrangente, surgindo, assim, o IPv6 Redes de Computadores A Camada de Rede
  57. 57. O Protocolo IPv6 Principais objetivos:  Aceitar bilhões de hosts, mesmo com alocação de espaço de endereços ineficiente (o IPv6 tem endereços mais longos que o IPv4, com 16 bytes).  Reduzir o tamanho das tabelas de roteamento.  Simplificar o protocolo, de modo a permitir que os roteadores processem os pacotes com mais rapidez.  Oferecer mais segurança (autenticação e privacidade) do que o IPv4. Redes de Computadores A Camada de Rede
  58. 58. O Protocolo IPv6 Principais objetivos:  Dar mais importância ao tipo de serviço, particularmente no caso de dados em tempo real.  Permitir multidifusão.  Permitir que um host mude de lugar sem precisar mudar o endereço.  Permitir que o protocolo evolua no futuro.  Permitir a coexistência entre protocolos novos e antigos durante anos. Redes de Computadores A Camada de Rede
  59. 59. O Protocolo IPv6 Cabeçalho: Redes de Computadores A Camada de Rede
  60. 60. O Protocolo IPv6 Versão Especifica o número da versão do protocolo. Para o IPv6 ela é 0110. Este é o único campo que tem o mesmo significado e posição no cabeçalho tanto para o IPv4 quanto para o IPv6. Prioridade Especifica a prioridade do pacote de dados. Redes de Computadores A Camada de Rede
  61. 61. O Protocolo IPv6 Rótulo de Controle Designa pacotes que precisam de tratamento especial. Um de seus usos é para prover qualidade de serviço: largura de banda necessária, tempos de retardo máximos, etc. Redes de Computadores A Camada de Rede
  62. 62. O Protocolo IPv6 Comprimento dos Dados do Usuário Especifica o comprimento dos dados do usuário que seguem o cabeçalho. Próximo Cabeçalho Especifica o tipo de cabeçalho que segue o cabeçalho do IPv6. Outros cabeçalhos podem ser inseridos entre os cabeçalhos IPv6 e o TCP (ou UDP): cabeçalho para autenticação, para criptografia, etc. Redes de Computadores A Camada de Rede
  63. 63. O Protocolo IPv6 Limite de Hops Especifica o número máximo de vezes que o pacote de dados pode passar de um roteador para outro sem atingir seu destino. Redes de Computadores A Camada de Rede
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