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Aula 10   camada de rede
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Aula 10 camada de rede

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  • 1. Fundamento de Redes de Computadores Aula 9 Camada de Rede
  • 2. Notas da Aula✔ .● Fundamentos de Redes de Computadores 2/42
  • 3. Relembrando as Camadas Fundamentos de Redes de Computadores 3/42
  • 4. ObjetivosEntender os princípios por trás dos serviços da camada de rede:Modelos de serviço da camada de redeRepasse versus roteamentoComo funciona um roteadorRoteamento (seleção de caminho)Lidando com escalaTópicos avançados: IPv6, mobilidadeInstanciação, implementação na Internet Fundamentos de Redes de Computadores 4/42
  • 5. Duas importantes funções da camada de redeRepasse: mover Analogia: pacotes da entrada do roteador para a saída Roteamento: processo apropriada do de planejamento da roteador viagem da origem aoRoteamento: determinar destino rota seguida pelos Repasse: processo de pacotes da origem ao passar por um único destino cruzamento − algoritmos de roteamento Fundamentos de Redes de Computadores 6/42
  • 6. Interação entre roteamento e repasse algoritmo de roteamento tabela de repasse local valor do cab. enlace saída 0100 3 0101 2 0111 2 1001 1 valor no cabeçalho do pacote chegando 0111 1 3 2 Fundamentos de Redes de Computadores 7/42
  • 7. Estabelecimento de conexãoFunção importante em algumas arquiteturas de rede: − ATM, frame relay, X.25Antes que os datagramas fluam, dois hospedeiros finais e roteadores entre eles estabelecem conexão virtual − roteadores são envolvidosServiço de conexão da camada de rede versus transporte: − rede: entre dois hospedeiros (também pode envolver roteadores entre eles) − transporte: entre dois processos Fundamentos de Redes de Computadores 8/42
  • 8. Modelo de serviço de redeP: Que modelo de serviço é o melhor para o “canal” que transporta datagramas do remetente ao destinatário?exemplo de serviços para datagramas individuais: − entrada garantida − entrega garantida com atraso limitadoexemplo de serviços para fluxo de datagramas: − entrega de datagrama na ordem − largura de banda mínima garantida −restrições sobre mudanças no espaçamento entre pacotes Fundamentos de Redes de Computadores 9/42
  • 9. Modelos de serviço da camada de rede Fundamentos de Redes de Computadores 10/42
  • 10. Redes de circuitos virtuais e de datagramas Fundamentos de Redes de Computadores 11/42
  • 11. Serviço com e sem conexão da camada de redeRede de datagrama fornece serviço sem conexão da camada de redeRede VC fornece serviço com conexão da camada de redeAnálogo aos serviços da camada de transporte, mas: − serviço: hospedeiro a hospedeiro − sem escolha: a rede oferece um ou outro − implementação: no núcleo da rede Fundamentos de Redes de Computadores 12/42
  • 12. Circuitos virtuais“Caminho da origem ao destino comporta-se como um circuito telefônico” −com respeito ao desempenho −ações da rede ao longo do caminho da origem ao destinoEstabelecimento e término para cada chamada antes que os dados possam fluirCada pacote carrega identificador VC (não endereço do hospedeiro de destino)Cada roteador no caminho origem-destino mantém “estado” para cada conexão que estiver passandoRecursos do enlace e roteador (largura de banda, buffers) podem ser alocados ao VC (recursos dedicados = serviço previsível) Fundamentos de Redes de Computadores 13/42
  • 13. Implementação do VCUm VC consiste em: 1.caminho da origem ao destino 2.números de VC, um número para cada enlace ao longo do caminho 3.entradas em tabelas de repasse nos roteadores ao longo do caminhoPacote pertencente ao VC carrega número do VC (em vez do endereço de destino)Número do VC pode ser alterado em cada enlace − novo número de VC vem da tabela de repasse Fundamentos de Redes de Computadores 14/42
  • 14. Tabela de repasse número do VC 12 22 32 1 3 2tabela de repasse noroteador noroeste: número da interfaceRoteadores mantêm informação de estado da conexão! Fundamentos de Redes de Computadores 15/42
  • 15. Circuitos virtuais: protocolos de sinalização● usados para estabelecer, manter e terminar VC● usados em ATM, frame-relay, X.25● não usados na Internet de hoje aplicaçãotransporte 5. Fluxo de dados iniciado 6. Recebe dadosaplicação rede transporte 4. Chamada conectada 3. Chamada aceita rede enlace 1. Inicia chamada 2. Chamada chegando enlace física física Fundamentos de Redes de Computadores 16/42
  • 16. Redes de datagramaSem estabelecimento de chamada na camada de redeRoteadores: sem estado sobre conexões fim a fimSem conceito em nível de rede da “conexão”Pacotes repassados usando endereço do hospedeiro de destinoPacotes entre mesmo par origem-destino podem tomar caminhos diferentes aplicação aplicação transporte transporte rede rede enlace 1. Envia dados 2. Recebe dados enlace física física Fundamentos de Redes de Computadores 17/42
  • 17. Tabela de repasse Faixa de endereços de destino (IP address) Interface de enlace11001000 00010111 00010000 00000000 até 011001000 00010111 00010111 1111111111001000 00010111 00011000 00000000 até 111001000 00010111 00011000 1111111111001000 00010111 00011001 00000000 até 211001000 00010111 00011111 11111111 senão 3 Fundamentos de Redes de Computadores 18/42
  • 18. Rede de datagramas ou VC: por quê?Internet (datagrama) ATM (VC)Troca de dados entre computadores Evoluída da telefonia − Serviço “elástico”, sem conversação humana: requisitos de temporização − requisitos de estritosSistemas finais “inteligentes” temporização estritos, (computadores) confiabilidade −Pode adaptar, realizar − necessário para serviço controle, recup. de erros garantido −Simples dentro da rede, complexidade na “borda” sistemas finais “burros”Muitos tipos de enlace − telefones −Diferentes características − complexidade dentro −Serviço uniforme difícil da rede Fundamentos de Redes de Computadores 19/42
  • 19. RoteadorDuas funções principais do roteador: − executar algoritmos/protocolo de roteamento (RIP, OSPF, BGP) − repassar datagramas do enlace de entrada para saída Fundamentos de Redes de Computadores 20/42
  • 20. Funções da porta de entrada Camada física: recepção por bitCamada de enlace Comutação descentralizada: de dados:  dado destino do datagrama, porta de p. e., Ethernet saída de pesquisa usando tabela de ver Capítulo 5 repasse na memória da porta de entrada  objetivo: processamento completo da porta de entrada na ‘velocidade de linha’  fila: se datagramas chegarem mais rápido que taxa de repasse no elemento de comutação Fundamentos de Redes de Computadores 21/42
  • 21. Comutação por memóriaRoteadores de primeira geração: − computadores tradicionais com a comutação via controle direto da CPU − pacote copiado para a memória do sistema − velocidade limitada pela largura de banda da memória (2 travessias de barramento por datagrama) porta memória porta entrada saída Barramento do sistema Fundamentos de Redes de Computadores 22/42
  • 22. Comutação por um barramentoDatagrama da memória da porta de entrada à memória da porta de saída por um barramento compartilhadoDisputa pelo barramento: velocidade da comutação limitada pela largura de banda do barramentoBarramento Cisco 5600 de 32 Gbps: velocidade suficiente para roteadores de acesso e corporativos Fundamentos de Redes de Computadores 23/42
  • 23. Comutação por uma rede de interconexãoContorna limitações de largura de banda do barramentoRedes Banya, outras redes de interconexão desenvolvidas inicialmente para conectar processadores no multiprocessadorProjeto avançado: fragmenta datagrama em células de tamanho fixo, comuta células através do elemento de comutaçãoCisco 12000: comuta 60 Gbps através da rede de interconexão Fundamentos de Redes de Computadores 24/42
  • 24. Portas de saídaBuffering exigido quando os datagramas chegam do elemento de comutação mais rápido que a taxa de transmissãoDisciplina de escalonamento escolhe entre os datagramas enfileirados para transmissão Fundamentos de Redes de Computadores 25/42
  • 25. Enfileiramento na porta de saídabuffering quando a taxa de chegada via comutador excede a velocidade da linha de saídaenfileiramento (atraso) e perda devidos a estouro de buffer na porta de saída! Fundamentos de Redes de Computadores 26/42
  • 26. Quanto armazenamento em buffer?regra prática da RFC 3439: armazenamento médio em buffer igual à RTT “típica” (digamos, 250 ms) vezes capacidade do enlace Cp. e., C = enlace de 10 Gps: buffer de 2,5 Gbitrecomendação recente: com N fluxos, armazenamento deve ser igual a RTT . C N Fundamentos de Redes de Computadores 27/42
  • 27. Enfileiramento da porta de entradaelemento de comutação mais lento que portas de entrada combinadas -> enfileiramento possível nas filas de entradabloqueio de cabeça de fila (HOL) : datagrama enfileirado na frente da fila impede que outros na fila sigam adianteatraso de enfileiramentoe perda devidos a estouro no buffer de entrada Fundamentos de Redes de Computadores 28/42
  • 28. A camada de rede da Internet: Internet ProtocolFunções na camada de rede do hospedeiro e roteador: Camada de transporte: TCP, UDP prots. roteamento protocolo IP •seleção caminho •convs. de endereçamento •RIP, OSPF, BGP •formato de datagramaCamada •convs. manuseio de pacote de rede tabela de protocolo ICMP repasse •informe de erro •“sinalização” do roteador Camada de enlace Camada física Fundamentos de Redes de Computadores 29/42
  • 29. Formato do datagrama IPQuanto overhead com TCP?20 bytes de TCP20 bytes de IP= 40 bytes + overhead da camada de aplicação Fundamentos de Redes de Computadores 30/42
  • 30. Fragmentação e reconstrução do IPEnlaces de rede têm MTU (tamanho máx. transferência) – maior quadro em nível de enlace possível.Diferentes tipos de enlace, diferentes MTUsGrande datagrama IP dividido (“fragmentado”) dentro da redeUm datagrama torna-se vários datagramas“reconstruído” somente no destino finalBits de cabeçalho IP usados para identificar, ordenar fragmentos relacionados Fundamentos de Redes de Computadores 31/42
  • 31. Endereçamento IP: introduçãoEndereço IP: identificador de 223.1.1.1 32 bits para interface de hospedeiro e roteador 223.1.1.2 223.1.2.1Interface: conexão entre 223.1.1.4 223.1.2.9 hospedeiro/ roteador e 223.1.2.2 enlace físico 223.1.1.3 223.1.3.27Roteadores normalmente têm várias interfaces 223.1.3.2Hospedeiro normalmente tem 223.1.3.1 uma interfaceEndereços IP associados a cada interface 223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001 223 1 1 1 Fundamentos de Redes de Computadores 32/42
  • 32. Sub-redesendereço IP: 223.1.1.1 − parte da sub-rede (bits 223.1.2.1 de alta ordem) 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9 − parte do host (bits de 223.1.2.2 baixa ordem) 223.1.1.3 223.1.3.27O que é uma sub-rede? sub-rede − dispositivo se conecta à 223.1.3.1 223.1.3.2 mesma parte da sub- rede do endereço IP − pode alcançar um ao rede consistindo em 3 sub-redes outro fisicamente sem roteador intermediário Fundamentos de Redes de Computadores 33/42
  • 33. Receita 223.1.1.0/24 223.1.2.0/24Para determinar as sub- redes, destaque cada interface de seu hospedeiro ou roteador, criando ilhas de redes isoladas. Cada rede isolada é denominada sub-rede 223.1.3.0/24 Máscara de sub-rede: /24 Fundamentos de Redes de Computadores 34/42
  • 34. 223.1.1.2 223.1.1.1 223.1.1.4 223.1.1.3 223.1.9.2 223.1.7.0 223.1.9.1 223.1.7.1 223.1.8.1 223.1.8.0 223.1.2.6 223.1.3.27223.1.2.1 223.1.2.2 223.1.3.1 223.1.3.2 Fundamentos de Redes de Computadores 35/42
  • 35. Endereçamento IP: CIDRCIDR: Classless InterDomain Routing (roteamento interdomínio sem classes)parte de sub-rede do endereço de tamanho arbitrárioformato do endereço: a.b.c.d/x, onde x é # bits na parte de sub-rede do endereço parte de parte do sub-rede hosp. 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23 Fundamentos de Redes de Computadores 36/42
  • 36. Endereços IP: como obter um?Como um hospedeiro obtém endereço IP?Fornecido pelo administrador do sistema em um arquivo − Windows: painel de controle → rede → configuração → tcp/ip → propriedades − UNIX: /etc/rc.configDHCP: Dynamic Host Configuration Protocol: recebe endereço dinamicamente do servidor − “plug-and-play” Fundamentos de Redes de Computadores 37/42
  • 37. DHCP: Dynamic Host Configuration ProtocolObjetivo: permitir que o hospedeiro obtenha dinamicamente seu endereço IP do servidor de rede quando se conectar à rede − pode renovar seu prazo no endereço utilizado − permite reutilização de endereços (só mantém endereço enquanto conectado e “ligado”) − aceita usuários móveis que queiram se juntar à redeVisão geral do DHCP: − host broadcasts “DHCP discover” msg [optional] − servidor DHCP responde com msg “DHCP offer” [opcional] − hospedeiro requer endereço IP: msg “DHCP request” − servidor DHCP envia endereço: msg “DHCP ack” Fundamentos de Redes de Computadores 38/42
  • 38. DHCP – cenário cliente/servidor A servidor 223.1.2.1 223.1.1.1 DHCP 223.1.1.2 223.1.1.4 223.1.2.9 B 223.1.2.2 cliente DHCP 223.1.1.3 223.1.3.27 E chegando precisa de endereço nesta rede 223.1.3.1 223.1.3.2 Fundamentos de Redes de Computadores 39/42
  • 39. Processo para ganhar um IPservidor DHCP: 223.1.2.5 Descoberta DHCP src : 0.0.0.0, 68 dest.: 255.255.255.255,67 cliente yiaddr: 0.0.0.0 chegando transaction ID: 654 Oferta DHCP src: 223.1.2.5, 67 dest: 255.255.255.255, 68 yiaddrr: 223.1.2.4 transaction ID: 654 Lifetime: 3600 secs Solicitação DHCP src: 0.0.0.0, 68 dest:: 255.255.255.255, 67 yiaddrr: 223.1.2.4 transaction ID: 655 tempo Lifetime: 3600 secs DHCP ACK src: 223.1.2.5, 67 dest: 255.255.255.255, 68 yiaddrr: 223.1.2.4 transaction ID: 655 Lifetime: 3600 secs Fundamentos de Redes de Computadores 40/42
  • 40. DHCP: mais do que endereço IPDHCP pode retornar mais do que apenas o endereço IP alocado na sub-rede: − endereço do roteador do primeiro salto para o cliente − nome e endereço IP do servidor DNS − máscara de rede (indicando parte de rede versus hospedeiro do endereço) Fundamentos de Redes de Computadores 41/42
  • 41. Slides baseados no material do livro Fundamento de Redes da Pearson Editora. Fundamentos de Redes de Computadores 42/42