4º Capítulo 4.1 Introdução
Suponha que existam dois hospedeiros H1 e H2 e que H1 esteja enviando informações a H2. !amada de rede em H1 pe"ar# $se"mentos da !amada de transporte em H1$ en!apsular# !ada se"mento em um data"rama %pa!ote da !amada de rede& e ent'o dar# iní!io ( jornada dos data"ramas at) seu destino$ isto )$ passando por possíveis roteadores que estejam no !aminho$ quando os data"ramas !he"arem ao hospedeironH2$ a !amada de rede extrair# os se"mentos de !amada de transporte e os entre"ar# ( !amada de transporte em H2. * papel primordial dos roteadores ) repassar os data"ramas de enla!es de entrada para enla!es de saída. 4.1.1 Repasse e Roteamento
* papel da !amada de rede ) aparentemente simples $ transportar pa!otes de um hospedeiro remetente a um hospedei hospedeiro ro destinat#rio. +ara fa,-lo$ duas importantes funções da !amada de rede podem ser identifi!adas. Repasse, quando um pa!ote !he"a ao enla!e de entrada de um roteador$ este deve !ondu,ilo at) o enla!e de saída apropriado. Roteamento $ a !amada de rede deve determinar a rota ou !aminho tomado pelos pa!otes ao fluírem de um remetente r emetente a um destinat#rio. Repasse referese ( aç'o lo!al reali,ada por um roteador para transferir um pa!ote da interfa!e de um enla!e de entrada para a de saída apropriada. Roteamento referese ao pro!esso de /m0ito "eral da rede que determina os !aminhos fimafim que os pa!otes per!orrem desde a fonte at) o destino. Cada roteador tem uma tabela de repasse. repasse. m roteador repassa um pa!ote examinando o valor de um !ampo no !a0eçalho do pa!ote que est# !he"ando e ent'o utili,a esse valor para indexar sua ta0ela de repasse. * resultado da ta0ela de repasse indi!a para qual das interfa!es de enla!e do roteador o pa!ote deve ser repassado. sta0ele!imento de !onex'o sta0ele!imento !amada de rede tem duas funções importantes$ repasse e roteamento. 3as tam0)m h# um ter!eira funç'o importante$ que ) o estabelecimento de conexão . o 5C+$ ) ne!ess#ria uma apresentaç'o de tr-s vias antes de os dados realmente poderem fluir do remetente ao destinat#rio. 6sso permite que o remetente e o destinat#rio esta0eleçam a informaç'o de estado ne!ess#ria.7e maneira an#lo"a$ al"umas arquiteturas de !amada de rede exi"em que roteadores ao lon"o do !aminho es!olhido desde a fonte at) o destino troquem mensa"ens entre si !om a finalidade de esta0ele!er estado antes que pa!otes de dados de !amada de rede dentro de uma !onex'o fontedestino possam !omeçar a fluir.
4.1.2 Modelos de serviço de rede
* modelo de serviço de rede define as !ara!terísti!as do transporte de dados fimafim entre uma 0orda da rede e a outra$isto )$ entre sistemas finais f inais remetente e destinat#rio. l"uns serviços espe!ífi!os que poderiam ser ofere!idos pela !amada de rede s'o8 ntre"a "arantida8 sse"ura que o pa!ote mais !edo ou mais tarde !he"ue a seu destino. ntre"a ntre "a "ara "arantida ntida !om atras atrasoo limita limitado8 do8 'o somente asse"ura a entre"a de um pa!ote$ mas tam0)m a entre"a !om um atraso hospedeiro a hospedeiro limitado. ntre"a de pa!otes na ordem8 9arante que pa!otes !he"ar'o ao destino na ordem em que foram enviados. :ar"ura de 0anda mínima "arantida8 mula o !omportamento de um enla!e de transmiss'o !om uma taxa de 0its espe!ifi!ada espe!ifi!ada entre hospedeiros remetentes e destinat#rios. ;itterr m#xi ;itte m#ximo mo "ara "arantido ntido88 9arante que a quantidade de tempo entre a transmiss'o de dos pa!otes su!essivos no remetente seja i"ual ( quantidade de tempo entre o re!e0imento dos dois pa!otes no destino. 3odelos de serviço das redes 6nternet melhor esforço$ n'o tem nenhuma "arantia de lar"ura de 0anda$ nenhuma 6nternet88 * modelo de serviço ) o melhor 6nternet "arantia !ontra perda$ quanto ao ordenamento pode ser qualquer ordem possível $ não mantém tempori,aç'o$ não tem nenhuma indi!aç'o de !on"estionamento. !on"estionamento. 538 * modelo de serviço ) o CRB$ "arantia de taxa onstante de lar"ura de 0anda$ possui "arantia !ontra perda$ quanto quanto ao ordenamento ordenamento h# o envio na ordem$ mantém tempori,aç'o$ não oorrer! !on"estionamento. mínima de lar"ura de 0anda$ nenhum nenhuma a "arantia !ontra perda$ 538 * model modeloo de serv serviç içoo ) o "BR$ "aranti "arantiaa mínima quanto ao ordenamento h# o envio na ordem$ não mantém tempori,aç'o$ india !on"estionamento.
3odelos de serviços do 538 C<=8 >oi o primeiro modelo de serviço 53 a ser padroni,ado$ refletindo o interesse imediato das empresas de telefonia por esse serviço e a adequa0ilidade do serviço C<= para transmitir tr#fe"o de #udio e vídeo de taxa !onstante de 0its. * o0jetivo do C<= ) prover fluxo de pa!otes !om uma tu0ulaç'o virtual !ujas propriedades s'o i"uais as de um hipot)ti!o enla!e de transmiss'o dedi!ado de lar"ura de 0anda fixa entre os hospedeiros remetente e destinat#rio. =<8 Considerado !omo um serviço de melhor esforço melhorado.+ode prover realimentaç'o ao remetente$ que !ontrola o modo !omo o remetente ajusta sua taxa entre a 3C< e uma taxa de pi!o admissível.
4.2 Redes de circuitos virtuais e de datagramas
!amada de transporte pode ofere!er (s apli!ações serviço n'o orientado para !onex'o ou serviço orientado para !onex'o.7e modo semelhante$ uma !amada de rede tam0)m pode ofere!er qualquer desses dois serviços. sses serviços na !amada de rede s'o semelhantes ao serviços providos pela !amada de transporte. m0ora eles tenham al"umas semelhanças !om os mesmos serviços ofere!idos pela !amada de transporte $ h# diferenças !ru!iais. a !amada de rede$ s'o serviços de hospedeiro a hospedeiro providos pela !amada de rede ( !amada de transporte. a !amada de transporte$ s'o serviços de pro!esso a pro!esso forne!idos pela !amada de transporte ( !amada de apli!aç'o. m todas as arquiteturas importantes de redes de !omputadores$ a !amada de rede forne!e um serviço entre hospedeiros n'o orientado para !onex'o$ ou um serviço orientado para !onex'o$ mas n'o am0os.
s implementações de serviço orientado para !onex'o na !amada de transporte$implementado na 0orda da rede nos sistemas finais$ e na !amada de rede$implementado nos roteadores no n?!leo da rede$ s'o fundamentalmente diferentes. 4.2.1 Redes de iruitos virtuais
6nternet ) uma rede de data"ramas. ntretanto$ muitas arquiteturas de rede alternativas %53$ frame rela@ e A.2B& s'o redes de !ir!uitos virtuais$ portanto$ usam !onexões na !amada de rede denominadas circuitos virtuais.
m !ir!uito virtual !onsiste em um !aminho%s)rie de enla!es e roteadores& entre hospedeiros de ori"em e de destino$ n?meros de Cs %numero para !ada enla!e ao lon"o do !aminho& e re"istros na ta0ela de repasse em !ada roteador ao lon"o do !aminho. m pa!ote que perten!e a um !ir!uito virtual possui um numero de C em seu !a0eçalho. Como um !ir!uito virtual pode ter n?mero de C diferente em !ada enla!e$ !ada roteador interveniente deve su0stituir o n?mero de C de !ada pa!ote em transito por um novo n?mero. Sempre que um novo C ) esta0ele!ido atrav)s de um roteador$ um re"istro ) adi!ionado ( ta0ela de repasse. 7e maneira semelhante$ sempre que um C termina $ s'o removidos os re"istros apropriados em !ada ta0ela ao lon"o de seu !aminho. m pa!ote n'o !onserva o mesmo numero de C por que su0stituir o numero de enla!e em enla!e redu, o !omprimento do !ampo C no !a0eçalho do pa!ote e tam0)m por que o esta0ele!imento de um C ) !onsideravelmente simplifi!ado se for permitido um numero diferente de C em !ada enla!e ao lon"o do !aminho do !ir!uito virtual. m uma rede de !ir!uitos virtuais$ os roteadores da rede devem manter informação de estado de conexão para as !onexões em !urso. Cada ve, que uma nova !onex'o for esta0ele!ida atrav)s de um roteador$ um novo re"istro de !onex'o deve ser adi!ionado ( ta0ela de repasse do roteador. $ sempre que uma !onex'o for desativada$ um re"istro deve ser removido da ta0ela. H# tr-s fases que podem ser identifi!adas em um !ir!uito virtual8 sta0ele!imento de C8 !amada de transporte remetente !ontata a !amada de rede$ espe!ifi!a o end. 7o re!eptor e espera at) a rede esta0ele!er o C. !amada de rede determina o !aminho entre remetente e destinat#rio$s)rie de enla!es e roteadores que os pa!otes v'o passar. la tam0)m determina o numero de C para !ada enla!e ao lon"o do !aminho e $ finalmente$ adi!iona um re"istro na ta0ela de repasse em !ada roteador.la tam0)m pode reservar re!ursos ao lon"o do !aminho. 5ransfer-n!ia de dados8 ssim que o C ) esta0ele!ido$ pa!otes podem !omeçar a fluir ao lon"o do C. n!erramento do C8 Começa quando o remetente %ou o destinat#rio& informa ( !amada de rede seu desejo de desativar o C$ que ent'o informara ao sistema final do termino de !onex'o e atuali,ar# as ta0elas de repasse em !ada um dos roteadores de pa!otes no !aminho para indi!ar que o C n'o existe mais.
diferença entre esta0ele!imento de C na !amada de rede e esta0ele!imento de !onex'o na !amada de transporte ) que esta0ele!er !onex'o na !amada de transporte envolve apenas dois sistemas finais$ onde eles determinam os par/metros de sua !onex'o de !amada de transporte$ em0ora eles fiquem !ientes desta !onex'o$ os roteadores dentro da rede fi!am !ompletamente alheios a ela. +or outro lado$ !om uma !amada de rede$ os roteadores ao lon"o do !aminho entre dois sistemas finais est'o envolvidos no esta0ele!imento de C e !ada roteador fi!a totalmente !iente de todos os Cs que passam por ele. s mensa"ens que os sistemas finais enviam ( rede para ini!iar ou en!errar um C e as passadas entre os roteadores para esta0ele!er C s'o !onhe!idas !omo mensagens de sinaliação e os proto!olos usados para tro!ar essas mensa"ens s'o os protocolos de sinaliação. 4.2.2 Redes de data#ramas
m uma rede de data"ramas$ toda ve, que um sistema final quer enviar um pa!ote$ ele mar!a o pa!ote !om o end. do sistema final de destino e ent'o o envia para dentro da rede. 6sso ) feito sem o esta0ele!imento de C$ pois em uma rede de data"ramas os roteadores n'o mant-m nenhuma informaç'o de estado so0re Cs. o ser transmitido da fonte ao destino$ um pa!ote passa por diversos roteadores$ onde !ada um deles usa o endereço de destino do pa!ote para repass#lo.Cada roteador tem uma ta0ela de repasse que mapeia endereços de destino para interfa!es de enla!esD quando um pa!ote !he"a ao roteador$ este usa o end. de destino do pa!ote para pro!urar a interfa!e de enla!e de saída apropriada na ta0ela de repasse. Supõese que um roteador possui uma quantidade de enla!es e para !ada interfa!e deles h# um prefixo do endereço asso!iado a !ada uma$ formando a ta0ela de repasse do mesmo. Com esse tipo de ta0ela$ o roteador !ompara um prefixo do endereço de destino do pa!ote !om os re"istros da ta0ela$ se houver !on!ord/n!ia de prefixos$ o roteador transmite o pa!ote para o enla!e asso!iada (quele prefixo !ompatível. Euando h# v#rias !on!ord/n!ias de prefixos$ o roteador usa a regra da concord!ncia do prefixo mais longo . m0ora em redes de data"ramas os roteadores n'o mantenham nenhuma informaç'o de estado de !onex'o$ ainda assim mant)m informaç'o de estado de repasse em suas ta0elas de repasse. s ta0elas de repasse em redes de data"ramas s'o modifi!adas pelos al"oritmos de roteamento$ de forma lenta. as de redes de Cs s'o modifi!adas sempre que uma nova !onex'o ) esta0ele!ida atrav)s do roteador ou sempre que uma !onex'o existente ) desativada. 4.2.$ %ri#ens das redes de iruitos virtuais e de data#ramas
evoluç'o das redes de data"ramas e de !ir!uitos virtuais reflete as ori"ens dessas redes. id)ia de um !ir!uito virtual !omo prin!ipio fundamental de or"ani,aç'o tem suas raí,es no mundo da telefonia.
Euatro !omponentes podem ser identifi!ados em um roteador8 +ortas de entrada8 5em diversas funções.
+ro!essador de roteamento8 * pro!esso de roteamento roda os proto!oloes de roteamento$ mant)m as informações de roteamento e ta0elas de repasse e rexe!uta funções de "eren!iamento de rede dentro do roteador. 4.$.1 &ortas de entrada 5erminaç'o de linha
Consulta$ repasse$ fila
lementoo de !omutaç'o
s funções de terminaç'o de linha e de pro!essamento de enla!e reali,adas pela porta de entrada implementam !amada físi!a e de enla!e asso!iadas a um enla!e de entrada individual do roteador. * mFdulo examinarGrepassar da porta de entrada ) fundamental para a funç'o de repasse do roteador$ onde em muitos roteadores ) aqui que o roteador determina a porta de saída para qual o pa!ote ser# repassado pelo elemento de !omutaç'o. es!olha desta porta ) feita usando a informaç'o !ontida na ta0ela de repasse$ que em0ota ela seja !al!ulada pelo pro!essador de roteamento$ um !Fpia fi!a arma,enada em !ada porta de entrada e atuali,ada$ quando ne!ess#rio$pelo pro!essador de roteamento. Com essas !opias da ta0ela de repasse$ as de!isões de repasse podem ser tomadas lo!almente$ em !ada porta de entrada. sse repasse des!entrali,ado evita a !riaç'o de um "ar"alo de pro!essamento de repasse em um ?ni!o ponto no interior do roteador. m roteadores !om !apa!idade limitada de pro!essamento na porta de entrada$ a porta pode simplesmente repassar o pa!ote para o pro!essador de roteamento !entrali,ado$ que$ ent'o$ reali,ar# o exame da ta0ela e transmitir# o pa!ote para a porta de saída apropriada. 7ada a exist-n!ia de uma ta0ela de repasse$ o exame ) !on!eitualmente simples$ 0asta pro!urar o re"istro mais lon"o !ompatível !om o endereço de destino$ mas $ na pr#ti!a$ as !oisas n'o s'o t'o simples. * prin!ipal fator de !ompli!aç'o ) o fato de os roteadores de 0a!0one terem de operar em altas velo!idades$rodando milhões de exames por se"undo. I desej#vel que o pro!essamento da porta de entrada tenha !apa!idade de operar ( velocidade da linha $ isto )$ que o exame possa ser feito em tempo menor do que o ne!ess#rio para re!e0er um pa!ote na porta de entrada. ssim que a porta de saída para um pa!ote ) determinada por meio da !onsulta$ o pa!ote pode ser repassado para o elemento de !omutaç'o.Contudo$ um pa!ote pode ser temporariamente impedido de entrar no elemento de !omutaç'o$ pois pode haver pa!otes vindos de outras portas de entrada$ assim$ este pa!ote deve entrar na fila da porta de entrada e ent'o ser pro"ramado para atravessar o elemento de !omutaç'o mais tarde. 4.$.2 'lemento de omutação
* elemento de !omutaç'o est# no !oraç'o de um roteador. I por meio do elemento de !omutaç'o que os pa!otes s'o !omutados %repassados& de uma porta de entrada para um porta de saída. !omutaç'o pode ser reali,ada de diversas maneiras8 Comutaç'o por memFria8 *s primeiros e mais simples roteadores quase sempre eram !omputadores tradi!ionais nos quais a !omutaç'o era reali,ada so0 o !ontrole direto da C+. s portas de entrada e saída fun!ionavam !omo dispositivos tradi!ionais de entradaGsaída de um sistema opera!ional tradi!ional. m porta de entrada na qual um pa!ote estivesse entrando primeiramente sinali,aria ao pro!essador de roteamento por meio de uma interrupç'o.* pa!ote era ent'o !opiado da porta de entrada para a memFria do pro!essador que ent'o extraía o endereço de destino do !a0eçalho$ !onsultava a porta de saída apropriada na ta0ela de repasse e !opiava o pa!ote para os 0uffers da porta de saída. Comutaç'o por um 0arramento8 essa a0orda"em. s portas de entrada transferem um pa!ote diretamente para a porta de saída por um 0arramento !ompartilhado sem intervenç'o do pro!essador de roteamento. m0ora o pro!essador de roteamento n'o esteja envolvido na transfer-n!ia por 0arramento$ !omo o 0arramento ) !ompartilhado$ somente um pa!ote por ve, pode ser transferido por meio do 0arramento. Comutaç'o por uma rede de inter!onex'o8 m modo de ven!er a limitaç'o da lar"ura de 0anda de um 0arramento ?ni!o !ompartilhado ) usar uma rede de inter!onex'o mais sofisti!ada. m !omutador do tipo !ross0ar ) uma rede de inter!onex'o que !onsiste em 2n 0arramentos$ os quais !one!tam n portas de saída. m pa!ote que !he"a a uma porta de entrada per!orre o 0arramento hori,ontal li"ado ( porta de entrada at) inter!eptar o 0arramento verti!al que leva ( porta de saída$ se o 0arramento verti!al estiver livre$ o pa!ote ser# transferido$ se n'o o pa!ote fi!ar# 0loqueado na fila da porta de entrada.
4.$.$ &ortas de saída lementoo de !omutaç'o
fila
+ro!essamento de enla!e
5erminaç'o de linha
* pro!essamento de portas de saída toma pa!otes que foram arma,enados na memFria da porta de saída e os transmite pelo enla!e de saída. * pro!essamento do proto!olo de enla!e e a terminaç'o da linha s'o as fun!ionalidades de !amada de enla!e e físi!a do lado remetente que intera"em !om a porta de entrada do outro lado do enla!e de saída. s fun!ionalidades da fila s'o ne!ess#ria quando o elemento de !omutaç'o entre"a pa!otes ( porta de saída a uma taxa que ex!ede a taxa do enla!e de saída. 4.$.4 %nde oorre a formação de fila(
>ilas de pa!otes podem se formar tanto nas portas de entrada !omo nas portas de saída$ ( medida que elas fi!am maiores$ o espaço de 0uffer do roteador ser# eventualmente exaurido e o!orrer# perda de pacote. Suponha que as taxas da linha de entrada e as taxas da linha de saída sejam id-nti!as e que haja n portas de entrada em portas de saída. 7efina a taxa do elemento de comutação !omo a taxa na qual o elemento de !omutaç'o pode movimentar pa!otes de portas de entrada ( portas de saída. Se essa taxa for no mínimo n ve,es a taxa da linha de entrada$ ent'o n'o o!orrer# formaç'o de fila nas portas de entrada$ isso por que mesmo no pior !aso em que todas as n linhas de entrada estiverem re!e0endo pa!ote$ o !omutador poder# transferir n pa!otes da porta de entrada para a porta de saída no tempo que levar para !ada uma das n portas de entrada re!e0er um )nio pa!ote. * que pode a!onte!er !om as portas de saídaJ Supõese que a taxa do elemento de !omutaç'o seja no mínimo n ve,es as taxas das linhas. o pior !aso$ os pa!otes que !he"arem a !ada uma das n portas de entradas ser'o enviadas ( mesma porta de saída. esse !aso$ no tempo que leva para re!e0er%ou enviar& um ?ni!o pa!ote$ n pa!otes !he"ar'o a essa porta de saída. ma ve, que a porta de saída pode transmitir somente um ?ni!o pa!ote em !ada unidade de tempo$ os n pa!otes que !he"ar'o ter'o de entrar na fila para transmiss'o pelo enla!e de saída. * numero de pa!otes pode fi!ar muito "rande a ponto de exaurir o espaço de memFria na porta de saída$!aso em que os pa!otes s'o des!artados. ma !onseqK-n!ia da fila na porta de saída ) que escalonador de pacotes na porta de saída deve es!olher para transmiss'o um pa!ote dentre os que est'o na fila. ssa seleç'o pode ser feita !om 0ase em uma re"ra simples 0aseada na prFpria ordem da fila ou por uma re"ra de es!alonamento mais sofisti!ada. * es!alonamento de pa!otes desempenha um papel !ru!ial no forne!imento de garantia de $ualidade de serviço . Se n'o houver memFria sufi!iente para arma,enar um pa!ote que est# !he"ando$ ser# pre!iso tomar a de!is'o de des!artar esse pa!ote$ descarte do final da fila, ou remover um ou mais pa!otes j# enfileirados. m al"uns !asos pode ser vantajoso des!artar um pa!ote antes de o 0uffer fi!ar !heio$ para dar um sinal de !on"estionamento ao remetente. Se o elemento de !omutaç'o n'o for sufi!ientemente velo, para transmitir sem atraso todos os pa!otes que !he"am atrav)s dele$ ent'o poder# haver formaç'o de fila tam0)m nas portas de entrada$ pois os pa!otes devem se juntar (s filas nas portas de entrada para esperar sua ve, de serem transferidos atrav)s do elemento de !omutaç'o at) a porta de saída. * blo$ueio de cabeça de fila a!onte!e quando um pa!ote que est# em uma fila de entrada deve esperar pela transfer-n!ia atrav)s do elemento de !omutaç'o por que ele est# 0loqueado por um outro pa!ote na !a0eça da fila.
4.4 # 'rotocolo da Internet (I') * repasse e endereçamento na Internet
* endereçamento e o repasse na 6nternet s'o !omponentes importantes do +roto!olo da 6nternet %6+&. H# duas versões dele em uso hoje. vers'o 4 %6pv4& e a vers'o L %6pvL&.
4.4.1 *ormato do data#rama
m pa!ote de !amada de rede ) denominado de data"rama. *s prin!ipais !ampos de um data"rama s'o os se"uintes8 ?mero de vers'o8 Euatro 0its que espe!ifi!am a vers'o do proto!olo 6+ do data"rama. Comprimento do !a0eçalho8 Como um data"rama 6pv4 pode !onter um n?mero vari#vel de opções$ quatro 0its s'o ne!ess#rios para determinar onde$ no data"rama$ os dados realmente !omeçam. maior parte dos data"ramas n'o !ont)m opções$ ent'o$ eles t-m um !a0eçalho de 2M 0@tes. 5ipo de serviço8 *s 0its desse !ampo servem para poder diferen!iar os diferentes tipos de data"ramas 6+. Comprimento do data"rama8 I o !omprimento total do data"rama %!a0eçalho mais dados& medido em 0@tes. 6dentifi!ador$fla"s$deslo!amento de fra"mentaç'o8 sses N !ampos t-m a ver !om a fra"mentaç'o do 6+. 5empo de vida8 * !ampo tempo de vida ) in!luído para "arantir que data"ramas n'o fiquem !ir!ulando para sempre na rede. sse !ampo ) de!rementado de 1 unidade !ada ve, que o data"rama ) pro!essado por um roteador. +roto!olo8 Campo somente usado quando um data"rama 6+ !he"a a seu destino final. * valor desse !ampo indi!a o proto!olo de !amada de transporte espe!ífi!o ao qual a porç'o de dados desse data"rama 6+ dever# ser passada. Soma de verifi!aç'o do !a0eçalho8 uxilia um roteador na dete!ç'o de erros de 0its em um data"rama 6+ re!e0ido. soma de verifi!aç'o deve ser re!al!ulada e arma,enada novamente em !ada roteador$ pois o !ampo 55: e possivelmente outros !ampos$ podem mudar. ndereços 6+ de fonte e de destino8 Euando uma fonte !ria um data"rama$ insere seu endereço 6+ no !ampo de endereço de fonte 6+ e insere o endereço do destino final no !ampo de destinat#rio 6+. *pções8 +ermite que um !a0eçalho seja ampliado. intenç'o ) que este !ampo seja usado raramente. 7ados8 m muitas !ir!unstan!ias$ o !ampo de dados do data"rama 6+ !ont)m o se"mento da !amada de transporte a ser entre"ue ao destino$ mas ele tam0)m pode !arre"ar outros tipos de dados. ote que um data"rama 6+ tem um total de 2M 0@tes de !a0eçalho %!aso n'o haja o !ampo opções&. >ra"mentaç'o do data"rama 6+ em todos os proto!olos de !amada de enla!e podem transportar pa!otes do mesmo tamanho. l"uns podem transportar data"ramas "randes$ ao passo que outros apenas pequenos.+or exemplo$ quadros thernet n'o podem !onter mais do que 1BMM 0@tes de dados$ enquanto quadros para al"uns enla!es de lon"a distan!ia n'o podem !onter mais do que BOL 0@tes. quantidade m#xima de dados que um quadro de !amada de enla!e pode !arre"ar ) denominada unidade m#xima de transmiss'o %35&. Como !ada data"rama 6+ ) en!apsulado dentro do quadro para ser transportado de um roteador at) o se"uinte$ a 35 do proto!olo de !amada de enla!e esta0ele!e um limite estrito para o !omprimento de um data"rama 6+. Euando um enla!e de saída tem uma 35 que ) menor do que o !omprimento do data"rama 6+$ a soluç'o ) fra"mentar os dados do data"rama 6+ em dois ou mais data"ramas 6+ menores e$ ent'o$ enviar esses data"ramas menores pelo enla!e de saída. Cada um desses data"ramas menores ) denominado um fragmento . >ra"mentos pre!isam ser re!onstruídos antes que !he"uem ( !amada de transporte no destino$ os projetistas do 6pv4 de!idiram alo!ar a tarefa de re!onstruç'o de data"ramas aos sistemas finais$ e n'o aos roteadores%neles o proto!olo fi!aria muito !ompli!ado&. Euando um hospedeiro destinat#rio re!e0e uma s)rie de data"ramas da mesma fonte$ ele pre!isa determinar se al"uns desses data"ramas s'o fra"mentos de um data"rama ori"inal de maior tamanho. Se sim$ o hospedeiro dever# determinar quando re!e0eu o ultimo fra"mento e !omo os fra"mentos re!e0idos devem ser re!onstruídos para voltar ( forma do data"rama ori"inal. +ara permitir que o hospedeiro destinat#rio reali,e essas tarefas$ os projetistas do 6+ !riaram !ampos de identifiação+ fla# e desloamento de fra"mentaç'o no data"rama 6+. Euando um data"rama ) !riado$ o hospedeiro remetente mar!a o data"rama !om um numero de identifi!aç'o$ 0em !omo !om os endereços da fonte e do destino. le in!rementa o numero de identifi!aç'o para !ada data"rama que envia. Euando o destinat#rio re!e0e uma s)rie de data"ramas do mesmo hospedeiro remetente$ pode examinar os n?meros de identifi!aç'o dos data"ramas para determinar quais deles s'o$ na verdade$ fra"mentos de um mesmo data"rama de tamanho maior. Como o 6+ ) um serviço n'o !onfi#vel$ ) possível que al"um desses fra"mentos n'o !he"ue ao destino$ ent'o$ para que o hospedeiro destino fique a0solutamente se"uro de que re!e0eu o ultimo fra"mento do data"rama ori"ial$ o ultimo data"rama tem um 0it de fla" ajustado para M$ ao passo que todos os outros t-m o fla" i"ual 1. l)m disso$ para que o hospedeiro destinat#rio possa determinar se est# faltando al"um fra"mento$ o !ampo de deslo!amento ) usado para espe!ifi!ar a lo!ali,aç'o exata do fra"mento no data"rama 6+ ori"inal. !ar"a ?til do data"rama ) passada para a !amada de transporte no destino somente apFs a !amada 6+ ter re!onstruído totalmente o data"rama 6+ ori"inal. Se um ou mais fra"mentos n'o !he"arem ao destino$ o data"rama in!ompleto ser# des!artado e n'o ser# passado ( !amada de transporte.
4.4.2 'ndereçamento ,&v4
ntes de dis!utirmos o endereçamento 6+$ temse de falar um pou!o so0re !omo hospedeiros e roteadores est'o inter!one!tados na rede. m hospedeiro normalmente tem apenas um ?ni!o enla!e !om a rede. Euando o 6+ no hospedeiro quer enviar um data"rama$ ele o fa, por meio desse enla!e. fronteira entre hospedeiro e o enla!e físi!o ) denominada interface . Como a tarefa de um roteador ) re!e0er um data"rama em um enla!e e repassalo a al"um outro enla!e$ ele ne!essariamente estar# li"ado a dois ou mais enla!es. ssim$ um roteador tem m?ltiplas interfa!es$ uma para !ada um de seus enla!es. m endereço 6+ est# te!ni!amente asso!iado !om uma interfa!e$ e n'o !om um hospedeiro ou um roteador que !ont)m aquela interfa!e. Cada endereço 6+ tem !omprimento de N2 0its %4 0@tes&. sses endereços s'o es!ritos em notação decimal separada por pontos, na qual !ada 0@te do endereço ) es!rito em sua forma de!imal e separado dos outros 0@tes do endereço por um ponto. Cada interfa!e em !ada hospedeiro e roteador da 6nternet "lo0al tem de ter um endereço 6+ "lo0almente ex!lusivo$ !ontudo$ esses endereços n'o podem ser es!olhidos de qualquer maneira.ma parte do endereço 6+ de uma interfa!e ser# determinada pela su0rede ( qual ela est# !one!tada. a terminolo"ia 6+$ a rede que inter!one!ta interfa!es de hospedeiros e uma interfa!e de roteador forma uma sub+rede. m endereçamento 6+ desi"na um endereço a uma su0rede$ por exemplo$ 22N.1.1.MG24$ no qual a notaç'o G24$ (s ve,es !onhe!ida !omo m%scara de rede, indi!a que os 24 primeiros 0its do !onjunto de N2 definem o endereço da su0rede. +ara determinar as su0rede$ destaque !ada interfa!e de seu hospedeiro ou roteador$ !riando ilhas de redes isoladas !om interfa!es fe!hando as terminações das redes isoladas.Cada uma dessas redes isoladas ) denominada sub+rede. estrat)"ia de atri0uiç'o de endereços da 6nternet ) !onhe!ida !omo Roteamento Interdomnio sem -lasses %C67<&. * C67< "enerali,a a noç'o de endereçamento de su0rede. Como a!onte!e !om o endereçamento de su0redes$ o endereço 6+ de N2 0its ) dividido em duas partes e$ mais uma ve,$ tem a forma de!imal !om pontos de separaç'o a.0.!.dGx$ em que x indi!a o n?mero de 0its existentes na primeira parte do endereço. *s x 0its mais si"nifi!ativos de um endereço na forma a.0.!.dGx !onstituem a par!ela da rede do endereço 6+ e normalmente s'o denominados prefixo. *s restantes %N2 P x& 0its podem ser !onsiderados !omo os 0its que distin"uem os equipamentos e dispositivos dentro da or"ani,aç'o e todos eles t-m o mesmo prefixo de rede. le ser'o !onsiderados no repasse de pa!otes em roteadores dentro da or"ani,aç'o. ntes da adoç'o C67<$ os tamanhos das par!elas de um endereço 6+ estavam limitados a Q$1L ou 24 0its$ um esquema de endereçamento !onhe!ido !omo endereçamento de classes cheias, j# que su0redes !om endereços de su0rede de Q$1L ou 24 eram !onhe!idas !omo redes de !lasse $ = e C. exi"-n!ia de que a par!ela da su0 rede de um endereço *+ tenha exatamente 1$2 ou N 0@tes h# muito tempo se mostrou pro0lem#ti!a para suportar o r#pido !res!imento do n?mero de or"ani,ações de pequeno e m)dio porte. ma su0rede da !lasse C poderia a!omodar apenas 2B4 hospedeiros$ numero pequeno para in?meras or"ani,ações$ por)m uma su0rede de !lasse =$ que suporta at) LB.LN4 hospedeiros$ seria demasiadamente "rande.
*0tenç'o de um 0lo!o de endereços +ara o0ter um 0lo!o de endereços 6+ para utili,ar dentro de uma su0rede$ um administrador de rede poderia$ em primeiro lu"ar$ !ontatar seu 6S+$ que forne!eria endereços a partir de um 0lo!o maior de endereços que j# est'o alo!ados ao 6S+$ este$ por sua ve,$ pode dividir seu 0lo!o de endereços em oito 0lo!os de endereços !ontí"uos$ do mesmo tamanho$ e dar um esses 0lo!os de endereços a !ada uma de um !onjunto de oito or"ani,ações suportadas por ele. *0tenç'o de um endereço de hospedeiro 5'o lo"o tenha o0tido um 0lo!o de endereços$ uma or"ani,aç'o pode atri0uir endereços 6+ individuas (s interfa!es de hospedeiros e roteadores em sua or"ani,aç'o. o !aso dos endereços de interfa!e de roteadores$ o administrador do sistema !onfi"ura manualmente os endereços 6+ no roteador. * endereço 6+ de um hospedeiro pode ser desi"nado de duas maneiras8 Confi"uraç'o manual8 m administrador de sistema !onfi"ura manualmente o endereço 6+ no hospedeiro %normalmente em um arquivo&. +roto!olo de Confi"uraç'o 7in/mi!a de Hospedeiros %7HC+&8 * 7HC+ permite que um hospedeiro o0tenha um endereço 6+ automati!amente.
+or !ausa de sua !apa!idade de automati,ar os aspe!tos relativos ( rede da !onex'o de um hospedeiro ( rede$ o 7H+C ) !omumente denominado um protocolo plug and pla. m administrador de rede pode !onfi"urar o 7H+C para que um dado hospedeiro re!e0a um endereço 6+ permanente. ssim$ !ada ve, que esse hospedeiro se juntar ( rede$ re!e0er# o mesmo endereço 6+$ mas muitos 6S+s de empresas e residen!iais n'o t-m endereços 6+ sufi!ientes para todos os hospedeiros$ quando isso a!onte!e$ o 7HC+ ) utili,ado para atri0uir a !ada um dos hospedeiros !one!tados um endereço I' tempor%rio . 5raduç'o de endereços na rede %5& m roteador que usa 5 n'o pare!e um roteador para o mundo externo$ pois se !omporta !omo um equipamento ?ni!o !om um ?ni!o endereço 6+. le est# o!ultando do mundo exterior os detalhes da rede lo!al. xemplo8
m hospedeiro na rede lo!al envia um data"rama informando o endereço 6+ do destino e a porta dele$ o roteador que usa 5$ "rava na ta0ela de traduç'o 5 o endereço do hospedeiro lo!al e a porta dele$ o roteador envia o data"rama !om o endereço de fonte modifi!ado %seu endereço 6+& e !om uma porta deleD quando a resposta !he"a a ele de novo$ ele identifi!a de quem veio e a manda para o hospedeiro lo!al que tinha enviado antes o data"rama. 4.4.$ &rotoolo de Mensa#ens de Controle da ,nternet -,CM&
* 6C3+ ) usado por hospedeiros e roteadores para !omuni!ar informações de !amada de rede entre si. sua utili,aç'o mais !omum ) para !omuni!aç'o de erros. le ) frequentemente !onsiderado parte do 6+$ mas$ em termos de arquitetura$ est# lo"o a!ima do 6+$ pois mensa"ens 6C3+ s'o !arre"adas dentro de data"ramas 6+. 6sto )$ mensa"ens 6C3+ s'o !arre"adas !omo !ar"a ?til 6+. ssas mensa"ens t-m um !ampo de tipo e um !ampo de !Fdi"o. l)m disso$ !ont-m o !a0eçalho e os primeiros Q 0@tes do data"rama 6+ que !ausou a !riaç'o da mensa"em 6C3+ em primeiro lu"ar. ssas mensa"ens n'o s'o somente para sinali,ar !ondições de erro. ma mensa"em 6C3+ interessante ) a de reduç'o de fonte$ que ) pou!o usada na pr#ti!a. Sua finalidade ori"inal era reali,ar !ontrole de !on"estionamento$mas !omo o 5C+ tem seu prFprio !ontrole de !on"estionamento$ a mensa"em 6C3+ n'o pre!isa ser utili,ada. 4.4.4 ,pv/
o !omeço da d)!ada de 1RRM$ a 65> ini!iou um esforço para desenvolver o su!essor do proto!olo 6pv4. ma motivaç'o para isso foi o entendimento de que o espaço de endereços 6+ de N2 0its estava !omeçando a es!assear. +ara atender a essa ne!essidade de maior espaço para endereços 6+$ um novo proto!olo 6+$ o 6+vL$ foi desenvolvido. >ormato do data"rama 6+vL Capa!idade de endereçamento expandida8 * 6+vL aumenta o tamanho do endereço 6+ de N2 0its para 12Q 0its. l)m dos endereços multi!ast e uni!asr$ o 6+vL introdu,iu um novo tipo de endereço$ denominado endereço ancast$ que permite que um data"rama seja entre"ue a qualquer hospedeiro de um "rupo. Ca0eçalho aprimorado de 4M 0@tes8 #rios !ampos 6+v4 foram des!artados ou tornaramse op!ionais. +ermite pro!essamento mais velo, do data"rama 6+.
