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Protocolo IP

Protocolo IP. Profa. Ana Cristina Benso da Silva Disciplina: Redes de Computadores. Roteiro. IPv4 Características Frame Campos do Frame Opções IPv4 Fragmentação e Remontagem. Características do IP. Sistema de entrega fim-a-fim É um protocolo Não orientados à conexão

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  1. Protocolo IP Profa. Ana Cristina Benso da Silva Disciplina: Redes de Computadores

  2. Roteiro • IPv4 • Características • Frame • Campos do Frame • Opções IPv4 • Fragmentação e Remontagem Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  3. Características do IP • Sistema de entrega fim-a-fim • É um protocolo • Não orientados à conexão • Sem controle de erros e sem reconhecimento • Isso significa que o protocolo IP não executa: • Controle de erros sobre os dados da aplicação • Controle de fluxo • Sequenciamento de dados • Entrega ordenada Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  4. Características do IP • Serviço de entrega: Best-effort • Os pacotes não são descartados sumariamente, o protocolo torna-se não confiável somente quando há exaustão de recursos • Datagrama de tamanho variável • IPv4: tamanho máximo 64 Kbytes • Provê envio e recebimento • Erros: ICMP Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  5. Frame IP 31 16 24 0 4 8 19 Version HLEN Service Type Total Length Identification Flags Fragment Offset Time to Live (TTL) Protocol Header Checksum Source IP Address Destination IP Address IP Options (if any) Padding Data Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  6. Campos IP • Version (4 bits) • HLEN (4 bits) • Tamanho em no. de palavras de 32 bits • Header sem opções: 5 (20 bytes) • Header com opções: tamanho máximo 15 (60 bytes) • Service Type • Confiabilidade, precedência, atraso e throughput Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  7. Campos do IP • Total Length (16 bits) • tamanho do header + área de dados • Identification (16 bits) • Identifica de forma única um pacotes IP • Flags (3 bits) • More Fragments (MF) • Don´t Fragment (DF) • Reserved Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  8. Campos do IP • Fragment Offset (13 bits) • Múltiplo de byte • Time to Live (8 bits) • Protocol ( 8 bits) • Próximo nível a receber dados (protocolo que está encapsulado no frame IP) • ICMP (1), TCP (6), UDP (17) • Header Checksum (16 bits) • Soma dos complementos de 1 de blocos de 16 bits, contendo informações do header do IP Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  9. Campos IP • Endereço Origem (32 bits) • Origem dos dados • Não é alterado ao longo da transmissão • Endereço Destino (32 bits) • Destino dos dados • Não é alterado ao longo da transmissão • Opções (variável) • Security, source route, recordroute, stream id (used for voice) for reservedresources, timestamp recording Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  10. Campos do IP • Padding (variável) • Faz com que o header seja múltiplode 4 • Data (variável) • Data + header < 65,535 bytes Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  11. 3 4 5 6 0 Precedence D T R Unused Service Type • TOS (Type of Service) • Especifica como o Datagrama deve ser tratado • Divisão Original • Precedence: importância do datagrama • D: baixo atraso • T: alto throughput • R: alta confiabilidade Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  12. 6 0 CODEPOINT Unused Service Type • Problema • Difícil para a Internet atender as solicitações de tipo de serviço • Então passa a ser usado como uma “dica” para algoritmos de roteamento não como uma demanda • Em 1990 o IETF redefiniu o “service type” para acomodar os “differentiated services” Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  13. Service Type – compatibilidade • Distinção entre os bits do codepoint • Se os últimos 3 bits (codepoint) contém 0 (zero) • São definidas 8 classes de serviços que seguem a definição original • Precedência especial: 6 e 7 • Roteador deve implementar ao menos 2 esquemas • Baixa prioridade • Alto prioridade • 3 bits em 0 e precedência 6 ou 7: alta prioridade Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  14. COPY OPTION CLASS OPTION NUMBER IP Options • O campo de opções do protocolo IP é opcional • Inicia após o endereço do destino • Pode estender o header do IP até o tamanho máximo de 60 bytes • Formato do campo de opções 0 1 3 Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  15. IP Options • Copy (1 bit) • Controla como os roteadores tratam as opções durante o processo de fragmentação • Option Class (2 bits) • Especifica a classe geral de opções Option Class Descrição 0 Controle da rede ou datagrama 1 Reservado 2 Depuração 3 Reservado Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  16. Option Number Descrição 1 No operation 2 Security 3 Loose Route 7 Recorde Route 8 Stream Identifier 9 Strict Source Route 11 MTU Probe 12 MTU Reply 4 Timestamp 18 Traceroute IP Options • Option Number (5 bits) • Especifica uma classe específica dentre da classe geral Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  17. 0 8 16 24 31 CODE LENGTH POINTER FIRST IP ADDRESS SECOND IP ADDRESS ... Record Route Option • Provê uma forma de monitorar como os datagramas são roteados • Cada roteador que “roteia” o datagrama acrescenta seu endereço IP ao campo de opções copy + option class + option number = CODE (1 byte) Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  18. Code e Pointer • Code ( 8 bits) • Representa os campos copy, option class e option number • Exemplo: copy = 0, option class = 0, option number = 7 code = 7 copy = 1, option class = 0, option number = 9 code = 137 • Pointer (8 bits) • Aponta para próxima área a ser preenchida ou “consultada” • Deve ser alterada pelo host ou roteador que manipula dados do campo de opções Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  19. 0 8 16 24 31 CODE LENGTH POINTER IP ADDRESS OF FIRST HOPE IP ADDRESS OF SECOND HOPE ... Source Route Option • Source Route • Strict Source Route: rota exata a ser seguida • Loose Source Route: deve passar pelo menos por um dos roteadores copy + option class + option number = CODE (1 byte) Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  20. Timestamp Option • Similar ao Record Route • Inicialmente contém uma lista vazia de roteadores e tempos • Cada roteador acrescenta seus dados copy + option class + option number = CODE (1 byte) 0 8 16 24 31 CODE LENGTH POINTER OFLOW FLAGS FIRST IP ADDRESS FIRST TIMESTAMP ... Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  21. Timestamp Option • Cada entrada na lista contém • IP address (32 Bits) • Timestamp (inteiro de 32 bits) • OFLOW (4 bits) • Contador do número de roteador que não puderam acrescentar informações • FLAGS • Controla o formato exato do campo de timestamp Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  22. Timestamp - Flags • Os valores possíveis são Valor das Flags Descrição 0 Registre apenas o timestamp, omita o endereço IP 1 Acrescente o endereço IP e após o timestamp 3 Endereços IP são especificados pela origem. O roteador só irá registrar seu timestamp se o próximo IP na lista for o seu. Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  23. Fragmentação • Cada padrão de rede tem um MTU diferenciado • Ethernet: 1500 bytes • ATM: 53 bytes • FDDI: 4500 bytes • ... • Datagramas maiores do que a MTU da rede devem ser fragmentados Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  24. Fragmentação • Cada fragmento recebe uma cópia do header IP do datagrama original e uma porção de dados Header IP Dados Header IP Dados Frag #1 Header IP Dados Frag #1 Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  25. Fragmentação • No header IP dos fragmentos alteram-se os campos • Flags, Fragment Offset, Total Length Header IP Dados Original ID = xxxx DF = 0 MF =1 OFSSET = 0 Header IP Dados Frag #1 Fragmentos ID = xxxx DF = 0 MF = 0 OFSSET = 0+Tam FRAG #1 Header IP Dados Frag #2 Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  26. MTU = 1500 bytes MTU = 1000 bytes MTU = 1500 bytes R1 R2 3 fragmentos de 1000 bytes 3 fragmentos de 1000 bytes 1 Datagrama Origem 3000 bytes ID = 12345, DF = 0 MF = 1 Offset = 0, len = 1000 ID = 12345, DF = 0 MF = 1 Offset = 0, len = 1000 ID = 12345, DF = 0 MF = 0 Offset = 0, len = 3000 ID = 12345, DF = 0 MF = 1 Offset = 1000, len = 1000 ID = 12345, DF = 0 MF = 1 Offset = 1000, len = 1000 ID = 12345, DF = 0 MF = 0 Offset = 2000, len = 1000 ID = 12345, DF = 0 MF = 0 Offset = 2000, len = 1000 Fragmentação - exemplo Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  27. Fragmentação com DF = 1 MTU = 1500 bytes MTU = 1000 bytes R1 0 fragmentos Retorno ICMP 1 Datagrama Origem 3000 bytes Datagrama Descartado !!! ID = 12345, DF = 1 MF = 0 Offset = 0, len = 3000 ID = 12345, DF = 1 MF = 0 Offset = 0, len = 3000 ICMP – Destination Unreachable Fragmentation Neede and DF = 1 ICMP – Destination Unreachable Fragmentation Neede and DF = 1 Se Offse t == 0 icmp Recebido pela origem do datagrama Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  28. Remontagem • Fragmentos são remontados somente no destino • Roteadores intermediários não devem remontar datagramas • Gasto de memória e processamento • Comutação de pacotes = fragmentos com rotas diferenciadas • Tempo máximo para remontagem • Se faltam fragmentos e o tempo se esgota, os fragmentos são descartados • Destino envia para origem um ICMP de Time Exceeded Redes de Computadores Profa. Ana Benso

  29. Origem Destino N. 7 N. 7 N. 4 N. 4 N. 3 N. 3 N. 2 N. 2 N. 1 N. 1 Fragmentação & Remontagem Redes de Computadores Profa. Ana Benso

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