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O Nível de Rede
• Papel
• Questões Típicas
• Comutação de Pacotes: espera o pacote
chegar => checksum.
• Serviços Oferecidos:
Com Conexão, Sem Conexão.
IP : sem conexão – Porquê?
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Sem conexão x Com conexão
Questões a comparar:
Endereçamento, Manutenção
de Estado,
Roteamento, Falha no
roteador, QoS, Controle de
congestionamento
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5.2 - Algoritmos de Roteamento
• Propriedades desejáveis: correto, robusto, estável,
eficiente, justo
• Princípio de Otimização:
Rota Ideal,
Arvore de Escoamento
• Classes de Algoritmos:
– Estático : Shortest Path, Flooding
– Dinâmico: Link State Routing (RIP, IS-IS, OSPF)
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Caminho mais curto (Dijkstra)
• As cinco primeiras etapas utilizadas no cálculo do
menor caminho de A a D. As setas indicam o nó ativo.
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OSPF - Open Shortest Path First
• Pacote de estado do enlace:
• Buffer no roteador B:
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Roteamento para dispositivos móveis (1)
• Hosts móveis: Como os outros hosts vão localizar o host
móvel? Problemas: Modificar rotas dos roteadores,
mobilidade na aplicação, serviços contratados pelo IP.
• Agente Local, Endereço de “Care of”
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Roteamento em redes Ad Hoc (1)
• MANETs (Mobile Ad hoc Networks).
• Alg de roteamento: AODV (Ad hoc On-demand Distance
Vector) considera limitadas largura de banda e bateria.
• Criação e manutenção de rotas.
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Congestionamento
- O que é congestionamento?
Throughput x Goodput
- Estratégias empregadas: tentar evitar ou lidar com ele.
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Soluções para congestionamento
Em diferentes escalas de tempo:
Escolher que
Diminuir
a
Escala de meses:
pacotes descartar.
carga:
recusa
Aumentar recursos
RED: Random Early
novos acessos
Detection
Ajustar as rotas de acordo
Na iminência do
com padrões de tráfego:
congestionamento (monitorar
causam oscilação nas
parâmetros), a rede solicita que
tabelas de rotas (não é
as fontes atrasem ou a rede
normalmente utilizado).
atrasa o tráfego. (Bit ECN –
Idéia: dividir o tráfego por
Explicit Congestion Notification)
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vários caminhos.
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5.4 - Qualidade de Serviço
Necessidades dos Fluxos: Largura de Banda (Throughput);
Atraso (Delay); Flutuação (Jitter); Perda (Drop).
• Aplicações versus Rigidez de Requisitos;
• Categorias de QoS:
–CBR (Constant Bit Rate) : Telefonia
–VBR –RT (Variable Bit Rate – Real Time):
videoconferencia compactada
–VBR – NRT: Video on Demand
–Best Effort: Transferência de arquivo.
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5.4.2 - Modelagem de Tráfego
(b) Balde furado (Leaky bucket)
(c) Balde de símbolos (Token bucket)
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5.4.3 - Escalonamento de pacotes
Que pacotes escolher, ou que pacotes descartar.
FIFO – First In, First Out.
RED - Random Early Detection.
Round Robin - Rodízio de Fila.
WFQ (Weighted Fair Queueing) - Rodízio de filas ponderado.
Pacotes são encaminhados de acordo com o endereço de
destino que pode ser:
Unicast, Broadcast, Multicast, Anycast.
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5.4.5 - Serviços Integrados (IntServ)
Parte integrante dos serviços integrados (2 dezenas de RFCs):
RSVP (Resource
reSerVation Protocol)
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5.4.6 - Serviços Diferenciados (DiffServ)
(1) Classe de encaminhamento expresso
(2) Classe de encaminhamento garantido
=> pouca perda,
atraso e flutuação;
(está comum
marcar VoIP como
expresso).
Uma implementação possível:
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5.5 – Interligação de redes
A heterogeneidade veio para ficar! Enquanto não verificarem
que a tecnologia [preencha a gosto] é melhor...
• Diferenças possíveis entre redes relativas à camada de
rede (afora questões físicas como modulação e questões
de enlace como formato do quadro):
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5.5.2 - Conectar redes
a) Uma Rede com 3 tipos de rede: WiFi, MPLS (MultiProtocol Label Switching)
e Ethernet; MPLS – protocolo de nível 2.5, orientado a conexão
que cria circuito virtual
b) Processamento dos protocolos => necessidade de fragmentação :WiFi/Eth
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5.5.3 - Tunelamento
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Questões para Interconexão
1. (5.5.4) Roteamento entre redes:
• Autonomous System (AS). Protocolo de gateway
interior (intradomínio) .Ex: OSPF
• Protocolo de gateway exterior (interdominio). Ex: BGP
(Border Gateway Protocol).
2. (5.5.5)
Fragmentação:
Fragmentos
após
passarem por
uma rede que
admite 5
bytes de
dados
Fragmentos após
passarem por uma
rede que admite 8
bytes de dados
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Descoberta de MTU
MTU – Maximum Transmission Unit
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O cabeçalho IPv4 - 1
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Endereços IP
Definidas inicialmente na Internet (antes de 1993) e não
mais utilizadas:
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Subdivisão de Redes
EE:
1000 0000 1101 0000 00xx....
CC:
1000 0000 1101 0000 1xxx....
Artes:
1000 0000 1101 0000 011x..
CIDR - Classless InterDomain Routing.
A partir de 194.24.0.0 há 8192 (=213) ends em um bloco
disponível. Cambridge solicitou 2048 (=211) endereços;
Oxford solicitou 4096 (=212) endereços; Edinburgh solicitou
1024 (=210) endereços. Maior prefixo: 194.24.0.0/19.
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Agregação de prefixos IP
Cada faixa atribuída deve ser conhecida pelos
roteadores? Não necessariamente:Londres conhece as 3
redes, agrega os 3 prefixos em um: 194.24.0.0/19, que é
passado para Nova York. NY reduziu 3 entradas para
uma.
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Maior prefixo combinado
Se São Francisco solicitou 1024 endereços e foi alocado
o bloco que ainda estava disponível (194.24.12.0/22).
Os pacotes devem ser enviados na direção da rota mais
específica, ou do maior prefixo combinado.
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Tabela de Roteamento
Indica para onde enviar as mensagens.
RIT – Routing Information Table. Indica:
Destino Máscara Gateway
Interface
End. de Máscara
rede ou na subIP
rede
destino
Endereço
Quantos
da
roteadores
Interface atravessar
pela qual
até o
será
destino.
enviada a
mensagem
Próximo
roteador
que possa
entregar
datagrama
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Métrica
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Lidando com Endereço IP
Intervalos privativos: (Classe A) 10.0.0.0 ,
(Classe B)172.16.0.0 e (Classe C) 192.168.0.0
NAT – Técnica contra esgotamento de IP e pró-privacidade
DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol.
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IPv6
(1) Endereços de 16 bytes de comprimento. Suporta
2128 , aproximadamente 3x1038, o que na prática
significa endereços ilimitados; Possibilidade do IPv4:
4.3 bilhões - Hoje estima-se 5.5 bilhões de dispositivos;
(2) Simplificação do cabeçalho: De 13 campos no IPv4
para 7 no IPv6 -> processamento mais rápido nos
roteadores;
(3) Melhor suporte a opções: campos antes necessários,
passam a ser opcionais. O roteador pode saltar opções
não pertinentes.
(4) Avanços em segurança com características de
privacidade e autenticação.
(5) Melhor tratamento de tipo de serviço: com o tráfego
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multimídia necessita mais
que
8 bits.
Cabeçalho IPv6
Tamanho Fixo: 40 Bytes
Pilha Dupla x Túnel
A quer enviar
mensagem para F. O
IPv4 que há no meio
encapsula o IPv6.
A
B
Ipv6
C
Ipv6
A
Ipv6
D
Ipv4
B
Ipv4
E
C
Ipv6
D
Ipv4
F
Ipv6
Ipv6
Ipv4
E
F
Ipv6
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Ipv6