Olá pessoal hoje nós vamos falar sobre a camada de rede que nós vamos ver na aula de hoje então vamos começar com uma introdução depois vamos falar sobre o modelo de serviços de rede vamos falar também sobre circuitos virtuais e da tá gramas na a gente vai falar sobre roteadores o protocolo da internet IP as versões ipv4 e ipv6 a gente vai falar sobre os protocolos DHCP mate e crp e também uma breve introdução sobre algoritmos de roteamento eu estou introdução sobre a camada de rede a gente pode definir basicamente que a camada de rede ela é responsável por fazer o transporte dos pacotes é de um hospedeiro remetente até o seu destinatário Então essa é uma forma bem simplista de definir a camada de rede a gente vai ver na aula de hoje que ela envolve uma infinidade de outras atividades é dentro dessa camada mas se fosse para definir um objetivo bem específico para ela seria isso fazer esse transporte existem três funções muito importantes dentro da camada de rede primeira a determinação do caminho ou seja Que rota os pacotes vão seguir para desde que saem da sua origem até o seu destino outra função importante é a comutação é o ato em si de você mor os pacotes de um lado para o outro de você pegar os pacotes dentro do roteador por exemplo na entrada e mover eles para saída específica para saída apropriada em que esses pacotes devem ser movidos o terceiro é o estabelecimento da chamado a gente vai ver Existem algumas arquiteturas de rede elas precisam fazer a reserva do caminho preciso fazer a definição do caminho Antes de iniciar o fluxo de dados Então essa também é uma função da camada de rede é e vamos falar então sobre repasse e roteamento existem diversos autores usam esse termo de reparação adiamento de uma forma intercambiável entre eles não existe uma certa discussão entre esses temos aqui na aula de hoje a gente vai utilizar como repasse é um sendo um pacote que chega em um determinado enlace de um roteador e ele deve ser conduzido até o enlace apropriado de saída então isso seria o repasse essa conotação do pacote dentro do roteador e roteamento a gente vai chamar como sendo né a função da camada de rede de determinar as rotas o determinar os caminhos que vão ser tomado pelos pacotes para que eles sejam transmitidos dos seus remetentes até os seus destinatários a gente vai ver também né que existe uma série de algoritmos e aqui cálculo um esses caminhos são determinado que são denominados algoritmos de roteamento E então como funciona esse rapace e arroxeamento a gente tem algoritmos de roteamento que vão definir valores dentro de uma tabela de repasse então gente tem um exemplo aqui de uma tabela por exemplo é um determinado os valores de cabeçalho a gente vai ver depois mais para frente que opções que podem ser utilizadas como esses valores e também quem lá se que devem ser transmitidos essas informações então o roteador ele vai repassar um um determinado pacote baseado nesse valor que vem no cabeçalho dele e olhando o enlace de saída Então essa tabela de ir lá se ela vai indicar para onde vai para qual interface deve ser enviado um determinado pacote Chegou com esse valor em seu cabeçalho E aí dependendo a do do protocolo de rede que tá sendo da camada de rede que está sendo utilizado na Então esse valor do do cabeçalho é pode ser o endereço de destino pode ser uma indicação de conexão a qual circuito virtual ele pertence né então existem diversas formas de você avaliar se determinado valor do cabeçalho para importante aqui é você vai o roteador vai avaliar esse cabeçalho vai ter um determinado valor ele vai consultar sua tabela de repasse né E vai identificar para qual em Lace de saída Esse pacote um determinado valor precisa ser enviado precisa ser encaminhado Oi gente vai começar dando uma olhada sobre redes de circuitos virtuais dentro de uma rede de circuito virtual a gente tem o caminho da origem até o destino a sendo reservado para ser realizada essa essa transmissão Então essa rede ela vai se comportar e ela foi baseada em redes de circuito telefônico Na onde você tem uma reserva de todos os canais de todos os elementos e em laces por onde vai passar a sua determinada conexão A então um circuito virtual ele vai consistir de um caminho ou seja uma série de roteadores de enlaces de equipamentos de rede né que vão entre que vão estar dispostos entre o hospedeiro de origem até o seu destino a um número de circuito virtual Marques e seja que vai identificar quais em laces aqueles determinados pacotes devem percorrer ao longo de todo seu seu caminho e também uma série de registros nas tabelas de em lá se dá nas tabelas de repasse de vigo é que vão estar armazenadas em todos os roteadores ao longo do caminho para fazer isso são utilizados Protocolos de sinalização que vão ser utilizados para estabelecer manter e também encerrar a esse circuitos virtuais eles são bastante utilizados em redes ATM primeira Leite cinco né mas eles não são utilizados na internet depois a gente vai ver como que é o formato da internet então a gente tem aqui há dois Holtz na um de origem outro de destino e entre esses rostos gente tem uma série de equipamentos uma série de roteadores de rede então o primeiro passo vai ser a iniciar a chamada né e para de rede ela vai dar esse início né chamada vai chegar até o host de destino já percorrendo um determinado caminho essa chamada precisa ser aceita pelo host de destino a e ele vai mandar uma mensagem dizendo que a conexão foi completa ou seja todo o caminho está reservado Entre todos esses roteadores para ser feita a comunicação né e depois vai ser iniciado o fluxo de dados em cima desse caminho para reservado então eu vou ter uma reserva de todos os elementos de rede que vão ser utilizados nessa comunicação de Somente depois disso vai ser iniciada a comunicação Essa é um formato de uma rede de circuitos virtuais é uma rede de datagrama aqui é o que é utilizado pela internet hoje em dia ela é um pouco diferente uma rede datagrama ela vai simplesmente marcar um pacote é com o seu destino final para onde ele deve ir e vai empurrar ele para rede e vai deixar a rede resolver como que ela vai fazer para que esse pacote chegue ao seu destino a então eu vou ter os bits que vão chegar da camada de transporte eles vão ser encapsulados dentro de o tamanho desse para definido da camada de rede né que é 65 mil bytes né em torno de 64k a gente vai ver depois Porque se esse tamanho fixo para se a informação for maior que isso vai haver fragmentação Desses desse O programa né que é como a gente chama perdoo a camada de rede Então vou fragmentar essas informações e vou enviar ela essas informações elas são simplesmente enviados de forma independente então esses da tá gramas né da minha camada de rede eles vão ser transmitidos de forma independente eles podem seguir rotas distintas para o seu caminho pode enxergar em tempos diferentes podem ser perdidos durante o caminho que eu podia acontecer uma série de coisas a durante essa essa transmissão é a E sendo que o papel de cada roteador é determinar para onde ele vai enviar a esse esse é o datagrama que ele recebeu então cada um desses desses data gramas vai chegar em um determinado roteador e ele vai utilizar alguma estratégia que foi definida através do seu protocolo de roteamento por exemplo e vai dizer para um dia essa informação deve ir então a gente os bolos dinâmicos em protocolos estáticos essa rota pode mudar conforme o tempo podem ser utilizadas diversas rotas né para tentar reduzir a possibilidade de erros para Então tudo isso vai acontecer em uma rede de datagramas não existe uma rota prefixada a princípio é para a transmissão dessas informações desses data gramas eles podem ser enviados por rotas distintas e podem também chegar de forma desordenada em qualquer ordem a na sua no seu destino bom então a gente viu né a que esses modelos da camada de de redes né Por exemplo a gente tem eu os PMs né que uso de circuitos virtuais que usam os caminhos reservados onde você pode ter garantia contra perdas aí você pode ter taxa garantida de entregas Mas você pode ter uma série de aplicações e também a gente deu a internet a internet utiliza uma rede de datagramas o que que acontece com a internet ela não tem garantia de largura de banda ela não tem garantia contra perdas ela não tem garantia de ordem de ordenação das informações do Senhor Jesus podem chegar em qualquer ordem né não tem indicação de condicionamento não tem uma temporização em garantida Ou seja a gente chama o serviço da internet de um serviço de melhor esforço ou seja e vai ser realizado uma tentativa de entregar da melhor forma possível as informações desde a sua origem até o seu destino na então a gente diz que o modelo de serviço é o de melhores fotos bom então Quais são as diferenças entre uma rede desatar gramas e uma rede de circuitos virtuais na Então dentro da internet para uma rede de datagramas tem a gente tem a troca de dados entre entre os computadores e o serviço é extremamente elástico você não precisa pegar um circuito você pode para transmissão dos dados você pode modificar as rotas você pode criar rotas temporárias você pode fazer uma infinidade de operações em cima dessas rotas então a gente diz que é um serviço elástico a gente também tem uma característica importante que é que os sistemas terminais dentro de uma rede de datagramas eles precisam ser inteligentes porque por isso precisam escolher para o próximo caminho eles precisam escolher como vão funcionar todas essas essas informações para poder se adaptar para poder fazer o controle para se recuperar de dados né de o erro seu Diego né já numa rede ATM por exemplo que os circuitos virtuais aqui evoluiu a partir da telefonia ela tem sistemas terminais que são muito simples né você não precisa ter uma grande inteligência dentro de sistemas terminais Porque todo o caminho da rede ele é para definir dela é fixado antes de começar as transmissões Então você tem essa essa vantagem para mas a gente sabe que uma rede da tá gramas por o caso da internet né que é uma rede que ela precisa para sempre funcionando que ela quer ser mais adaptativa conforme ela vai evoluindo conforme as comunicações bom acontecendo conforme aumenta o tráfego algum lugar e dos Monstro tá então ela acaba se tornando mais vantajosa né ser utilizado uma rede de datagramas e não de circuitos virtuais e vamos falar então um pouco sobre os roteadores mesmos roteadores Então são esses elementos diferentes né E eles vão para serem responsáveis por receber a um datagrama e encaminhar esse do programa no enlace que ele deve ser enviado para chegar até o seu destino a gente tem basicamente duas funções chave dentro desses roteadores eles usam algoritmos e Protocolos de roteamento em vai ver nosso próximo às aulas é para definir esses caminhos e eles precisam fazer essa comutação dos data gramas é que o repasse que é você pegar uma informação que chega numa linha de entrada no relato de entrada Identificar qual relação apropriado de saída e copiar ele transferir ele transportar ele até esse enlace de saída a gente pode e essa essa questão do do roteador como sendo uma camada de plano de controle geralmente é feita por software na onde vou ter todo esse roteamento gerenciamento desses desses roteadores e eu também vou ter um plano de dados que é o hardware é que vai realmente fazer o repasse então o dispositivo físico que vai realmente realizar o repasse dessa dessa informação que precisa sair da entrada e ser eu disponibilizada na saída adequada aqui a gente ver por exemplo uma característica interessante que se fala muito hoje então que a dor SDR é só ator que faz né porque é o que te faz uma uma rede sdn o que que faz essa tecnologia essa DN ela faz o desacoplamento dessa primeira parte do software do gerenciamento do plano de controle do roteador é igual roteador de passa-se somente essa parte aqui inferior somente o repasse dos dados então o roteador ele acaba sendo simplificado para uma estrutura de somente repasse desses dados somente o ardor e esse plano de controle ele é colocado em uma posição centralizada onde é mais fácil que você fazer o gerenciamento dela viu era mais fácil de você controlar essas informações e esse plano de controle se comunica com o ardo e programa O hard mesmo sendo a distância então basicamente isso seria uma rede de uma forma bem simples seria uma rede sdl é você tava desacoplando o plano de controle do plano de dados a e fazendo o controle desse hardware na reciclando de dados à distância através de um ou mais controladores sdn que armazena uma questão do gerenciar o controle em si da rede toda inteligência da rede bom então gente tem diversos elementos de comunicação dentro da gente pode ter diversos elementos de comutação dentro do dentro dos roteadores os mais simples que a gente tem acomodação por memória barramento e também uma rede de interconexão a gente vai dar uma olhada em mais detalhes agora neles bom então dentro de um elemento de comutação de um roteador que a baseado em memória ele vai ler uma informação de uma determinada linha de uma determinada entrada e vai escrever essa informação na memória essa memória compartilhada entre a entrada EA saída e a saída específica vai ser notificada para ler essa informação de uma posição específica da memória a gente ou tem uma memória intermediária entre a entrada EA saída todas as informações da Internauta vão ser jogada em posições específicas da memória da e a saída sabe da onde de qual posição de memória não precisa ler para receber essa informação que chegou o Natal outra forma é através de barramento Então a gente tem roteadores que utilizam essa essa tecnologia é você vai ter dentro deles um protocolo né de transmissão você vai ter um barramento de comunicação como se tivesse uma um mini conexão ethernet dentro dele onde cada entrada de cada saída seria representada por um computador para olhar por um post mas é um ambiente extremamente controlado então fica mais fácil de você produzir né esse barramento e controlar esse pagamento aí então você vai ter essa essa situação em que é utilizado um barramento para fazer com que a informação é um cheirinho uma determinada linha de entrada e saia na linha de sair da específica Cola deve ser comutada a nós podemos também utilizar a rede de interconexão para fazer essa comunicação entre a entrada EA saída essa rede de interconexão É bem interessante porque você pode ter diversas transmissões acontecendo realmente em paralelo ela permite isso porém os barramentos o empresário Então dependendo da entrada e Dependendo de qual saída que essa informação precisa ser percorrido ou você não pode utilizar todo o rígido as outras portas você precisa esperar é mas se não for esse o caso você pode ter diversas transmissões acontecendo em paralelo a gente fala muito de ti Lula sem em roteadores aí essas filas então dos pacotes que chegam nas podem se formar tanto nas portas de entrada como nas portas de saída existem diversas situações que podem influenciar no tamanho dessa fila né No local onde ela vai ser gerada e também não extensão que ela aquela vai ter a que vão desde a carga do tráfego por exemplo né a velocidade relativa de comunicação desses elementos dos elementos de conta de comutação dentro dos roteadores e também as taxas que estão sendo entregues as informações em cada uma das suas entradas e também a taxa que é utilizada na linha de saída no enlace de saída mas não tudo isso vai influenciar aonde que eu vou formar essas minhas filas na dentro dos roteadores e também qual o tamanho dela volta a mãe qual a extensão de cada uma dela o protocolo da na internet então a gente vai dar uma olhada agora o protocolo IP então ele vai fazer o repasse e também endereçamento dos elementos dentro do dentro da camada de rede então a gente já viu ela tá os anteriores sobre a camada de transporte é sobre o TCP ou udp e eles vão Enviar as informações para a camada de rede e essa camada de rede ela vai ser responsável pelas Sensações ela vai ser responsável pela seleção do caminho é através dos Protocolos de roteamento e através do protocolo IP ela vai fazer a conversão de endereços ela vai por matar os datagrama cê vai fazer todas as conversões necessárias do manuseio de pacotes para celular ainda tá gramas e ser enviados através da rede nós estamos os seus enlaces aí ela também tem outros protocolos Como por exemplo o ecm é muito importante para comunicação de erros e para fazer diversos tipos de sinalizações dentro dessa rede tu formato do datagrama IP é basicamente esse ele é de 32 bits tamanho das palavras né E a gente tem um campo por exemplo no início que vai especificar a versão desse esse protocolo é como vai ser utilizado essa informação ela é definida após ser definida por cada um dos roteadores na então é um campo e fica a cargo do roteador definir como levar interpretação de informações a gente tem também um campo que é o comprimento do cabeçalho então todos os da tá gramas ipv4 né eles podem conter um número variável de opções a gente veio aqui embaixo a gente tem um campo que é opções é esse que é um pouquinho ele não tem tamanho para definir Então ele pode assumir diversas opções aí então você precisa ter um campo de comprimento do cabeçalho para saber identificar se existem ou não opções dentro armazenadas dentro do desse datagrama e há os próximo campo é um tipo de serviço de serve para diferenciar que serviço que está sendo utilizado dentro desse datagrama específico ela foto peça isso então pode ser muito útil para diferenciar seu programa de tempo real ou que não tem uma influência muito grande em relação ao seu tempo porém é importante informar que dizer aqui que esse campo do tipo de serviço ele vai ser somente eficiente se existir uma política para determinada e implementada pelos roteadores então não adianta você querer marcar por exemplo a todos os seus os seus da tá gramas como atacamos de tempo real para ver se você vai ter uma velocidade maior do seu serviço porque não vai funcionar vai depender do administrador do roteador se que tipo de ação vai ser tomada e dá um desses desses serviços esses tipos de serviços especificados aqui o próximo campo é o comprimento total do datagrama ou seja cabeçalhos mais tarde a gente tem um tamanho teórico máximo de 65 65. 535 bytes né 64k Mais ou menos por quê Porque é o tamanho que pode ser armazenado dentro desse Campo de 16-bits então a gente não pode ter um datagrama maior que esse porque não tem como indicar Esse datagrama é maior que isso então eu preciso ter um tamanho que seja compatível para ser representado com 16 bits e depois nós temos a três Campos são utilizados para a fragmentação e remontagem dos da tá gramas Como já comentei anteriormente quando você pega as informações e vendas da camada de transporte é a se elas forem maior do que o tamanho utilizado pelo pelo datagrama IP elas precisam ser alimentadas então esses campos aqui de identificador de 16-bits é que vai dizer a qual fragmento pertence esse esse datagrama é a Flag se esse existem ainda outros da pagamos fragmentados ou não e o deslocamento Ou seja a posição em que esse datagrama fragmentado pertence dentro do datagrama original o dentro da composição original dos dados vão ser utilizadas aqui a gente vai ver um pouco mais sobre essa fragmentação em consequência a gente também tem um campo chamado ttl né que é o tempo de vida e levar garante que esse pacote não vai ficar circulando na rede eternamente então toda vez que ele passa por uma grande rede ele vai ser decrementado aí quando chegar a zero ele vai ser simplesmente descartado a gente vai ter também um campo que é utilizado para fazer a indicação do protocolo da camada superior é da onde que vem suas informações a comprimento TCP o udp é dentro do Iana tem uma lista completa de todos os valores possíveis para os campos foram de interesse que conselhos verificar isso nós temos também uma soma de verificação tixan aqui do cabeçalho mas veja bem que esse daqui é somente do cabeçalho não vai incluir os dados então levar somente verificar se o cabeçalho não foi em pó rápido aí ele pode detectar se houve algum erro esse nesse vídeo do cabeçalho em seu cabeçalho está comprometido eu não vou conseguir utilizar os dados então eles podem ser excluídos né Depois eu tenho os endereços de origem e destino é porque informações e as opções essa aqui é um um campo muito muito falado dentro do do protocolo IP porque ele gera uma série de problemas como você tem um cabeçalho de tamanho variável por causa dessas opções que podem ser definidas aqui você não tem como fazer uma computação muito direta você precisa sempre calcular o tamanho desse cabeçalho você precisa sempre fazer uma série de verificações daqui quando a gente está falando de uma rede de alta velocidade que precisa de origem agilidade para entrega das informações isso pode se tornar um problema bom então esse esse não ter um tamanho picsou para esse cabeçalho e ter essas opções aqui que são possíveis de serem adicionados dentro desse nesse cabeçalho isso representa um grande um grande problema para a execução é para para todo o processamento desse cabeçalho IP é e por fim nós temos os dados é os dados e sim que bom que eu não tava variável mas também não é tão problema lá tipo assim produto das opções né e tipicamente eles vão conter alguma informação e venda nas um tcp1 de p da vida e você já viram nas aulas anteriores e vamos um pouco mais sobre a fragmentação do datagrama IP é isso é uma é uma função muito importante dentro da do protocolo IP então nós temos nós podemos ter diferentes tipos de enlace esses laços podem ter e mitos diferentes next transition your lips diferentes ou seja a quantidade de massa máxima de informações podem ser enviadas em um determinado momento dentro de cada um desses desses enlaces né então quando eu recebo uma informação muito grande eu preciso fragmentar esse meu esse meu datagrama é e ele vai ser enviado em diversos da programas de menor tamanho aí esses datagrama se eles vão serem montados somente no final somente no receptor então todas as informações para vão ser replicadas cada uma desses da programas fragmentados O ensaio vai ser feita uma informação como se fosse uma informação distinta mas na verdade eles fazem parte de um mesmo datagrama de uma mesma informação na e precisam ser reordenados e remontados no na sua no seu destino final aqui temos um pequeno exemplo pede fragmentação essa gente tem um não dá para grama fragmentado em três fragmentos então o primeiro fragmento por exemplo ele vai ter 1480 bytes por exemplo ele tem um ai de uma identificação 77 vocês podem perceber aqui que todas as identificações são iguais não é por que significa o que significa que todos esses fragmentos fazem parte de um mesmo datagrama é que cês podem ver aqui nós temos ruim identificador de 16-bits né que vai fazer essa o coração depois nós temos o deslocamento a esse deslocamento vai ser o que significa a posição da onde esse datagrama deve ser inserido dentro do datagrama original dentro do da composição original do dados aqui por exemplo no primeiro lugar ele é o deslocamento é zero porque porque ele é o primeiro fragmento então depois eu tenho um deslocamento do 185 por exemplo significa que os dados vão ser inseridos a partir do byte 1480 que significa 185x 8481 o último vai ser o terceiro fragmento é que vai ser no a bater um deslocamento de 370 né que é 370 vezes 82 1960 Então vai ser inserido nessa posição e esse fragmento e o último o último campo é O que significa aqui existe mais da tá gramas nessa besta composição foi fragmentada ou não se existe é um se não existir a zero Então tudo isso vai ser utilizado todas as informações não serão utilizadas quando são realizadas as fragmentações dos data gramas dentro de uma rede IP e eu vou falar um pouco então sobre endereçamento ipv4 então quando a gente tem dentro de uma rede de datagramas uma rede utilizando protocolo IP né de uma forma técnica cada endereço IP ela vai está associada a uma interface um rosto um elemento então eu posso ter diversos endereços IPS Associados a um equipamento é se ele for um roteador por exemplo eu postei diversos endereços IP e se ele for um host eu também posso ter diversos endereços e pesos Associados para cá bem lá se diferente né eu vou ter um endereço IP de cada endereço IP ele tem 32 bitis de de comprimento só um 4 bytes de comprimento então fazendo um cálculo aqui a gente pode ver que a gente tem dois na 32 endereços possíveis né que dá cerca de quatro bilhões de endereço o únicos possíveis e a gente já sabe hoje em dia aqui não é o suficiente essa quantidade de ingressos nesta tecnologia foi pensada há um tempo atrás em que não se imaginava que teríamos tantos elementos assim de rede precisando de endereços IP então não se foi dado muita atenção para esse tamanho ou para foi dispensado que há trilhões usar o suficiente de endereços válidos hoje a gente sabe que não é esses endereços dpv-4ke tem uma lição entre essas são escritos com notação decimal e separadas por ponto Então a gente tem em grupos de 8 bits da em cada grupos de 8 bits é a convertido para decimal e separados por ponto então aqui no exemplo a gente tem o endereço IP dos dois três. 1.
1. 1 Então os primeiros oito bilhetes vão formar o 22 e depois 1.
