Redes de
Computadores
Camada 3
A camada de rede
A camada de rede está relacionada à transferencia de pacotes da origem para
o destino. Para alcançar seus objetivos, a camada de rede deve conhecer a
topologia da rede e escolher os caminhos mais apropriados que a compõem.
Camada 3
A camada de rede
Rede de datagrama:
Rede de circuitos virtuais:
Camada 3
Camada de rede + Camada de transporte
Camada de transporte é a comunicação fim-a-fim
Camada de rede é a comunicação entre redes (no caso de rede ponto-a-ponto
computador-a-computador)
Camada 3
IP - Internet Protocol
Um datagrama IP v4 consitem em uma parte de cabeçalho e uma parte de dados:
Camada 3
IP - Internet Protocol
Ver.: Indica a versão do protocolo IP
IHL: Informa o tamanho do cabeçalho, o tamanho
do cabeçalho IP é variável
Tipo de Serviço: Sugere o tratamento que deve
ser dado pelos roteadores ao datagrama
(prioridade, custo, confiabilidade, taxa de
transmissão)
Comprimento do Pacote: Informa o tamanho do datagrama em bytes
Identificação: Constitui um número de sequência controlado pelo host que é usado
para reconstituição no host de destino
Flag: Don´t frag, More fragments e Reserved
Deslocamento de Fragmento: Informação sobre a fragmentação do pacote
Tempo de Vida: TTL indica o tempo que resta a um datagrama, é subtraido uma
unidade em cada passagem por um roteador
Checksum: Garante a integridade do cabeçalho IP
Protocolo: Indica qual protocolo estão no campo da de dados
Endereço de origem e destino
Camada 3
Datagrama IP
Versão do IP é 4, tamanho do cabeçalho 20 bytes a única flag ativa é a de não fragmentar, o
tempo de vida esta em 128, o protocolo que esta sendo encapsulado é o TCP, o chechsum
não esta sendo utilizado, a origem é 192.168.0.100 e o destino é 200.182.35.144
Camada 3
Endereçamento IP
Cada host e roteador na Internet tem um endereço IP, também na maioria das
intranets existem equipamentos utilizando um endereço IP.
É importante observar que um enderço IP não se refere realmente a um host, ele se
refere a uma interface de rede; assim se um host tiver duas redes, ele precisará ter
dois endereços IP.
Para implementar esse enderço, foi utilizado um número inteiro com 32 bits, o
que a principio permitiria o endereçamento de 232 equipamentos (cerca de 4
bilhões ). Esse enderço é representado por meio de quatro números decimais,
cada um associado a 8 bits do endereço (um byte), separados entre si por
pontos.
11111111.00000000.11111111.00000000
255.0.255.0
Camada 3
Endereçamento IP
Binário:
00001010. 00001010.00000001.11000000
Decimal:
10.10.1.192
Binário:
11000000. 10101000.00000000.00000001
Decimal:
192.168.0.1
Camada 3
Classes de endereçamento
Historicamente, o espaço para o endereço IP foi dividido em três 'classes de rede'
principais, onde cada classe tinha um tamanho fixo de rede. Também foram
criadas 2 classes especiais D e E.
Classe Endereçamento
A
0.0.0.0 até 127.255.255.255
B
128.0.0.0 até 191.255.255.255
C
192.0.0.0 até 223.255.255.255
D
224.0.0.0 até 239.255.255.255
E
240.0.0.0 até 247.255.255.255
Camada 3
Multicast
Multicast é a entrega de informação para múltiplos destinatários simultaneamente
usando a estratégia mais eficiente onde as mensagens só passam por um link
uma única vez e somente são duplicadas quando o link para os destinatários se
divide em duas direções. Em comparação com o Multicast, a entrega
simples ponto-a-ponto é chamada de Unicast, e a entrega para todos os pontos
de uma rede chama-se Broadcast.
Classe Endereçamento Multicast
D
224.0.0.0 até 239.255.255.255
Localhost
Quaisquer pacotes enviados para estes endereços ficarão no computador que os
gerou e serão tratados como se fossem pacotes recebidos pela rede.
Endereçamento Localhost
127.0.0.0 até 127.255.255.255
Camada 3
Classes de endereçamento
Para diferenciar as classes de redes foram utilizados os bits mais significativos:
Classe A
00000001.00000000.00000000.00000000 = 1.0.0.0
01111111.00000000.00000000.00000000 = 127.0.0.0
Classe B
10000000.00000000.00000000.00000000 = 128.0.0.0
10111111.00000000.00000000.00000000 = 191.0.0.0
Camada 3
Classes de endereçamento
Um problema com o endereçamento com classes é que cada classe é dividida em um
número fixo de blocos.
Quando uma organização solicitava uma um bloco de endereços, ela recebia um de
classe A, B ou C, depedendo do tamanho da organização.
No endereçamento com classes, grande parte dos endereços disponíveis era
desperdiçada.
Camada 3
Rede e host
NetID e HostID: No endereçamento com classes, um endereço IP na classe A, B e C é
dividido em NetID e HostID. Essas partes são de comprimentos variáveis, dependendo
da classe do endereço.
Classe Binária
Decimal Pontuada
CIDR
A
11111111.00000000.00000000.00000000
255.0.0.0
/8
B
11111111.11111111.00000000.00000000
255.255.0.0
/16
C
11111111.11111111.11111111.00000000
255.255.255.0
/24
Números em vermelho são para redes e em preto para hosts
Camada 3
Sub-rede
Durante a era do endereçamento com classes, foram introduzidos as sub-redes. Se uma
organização recebesse um grande bloco de endereços poderia dividir os endereços em
vários grupos menores. O uso de sub-redes aumenta a quantidade de bits 1 como NetID.
Exemplo de divisão de uma classe A em sub-redes:
Classe Binária
Decimal Pontuada
CIDR
A
11111111.10000000.00000000.00000000
255.128.0.0
/9
A
11111111.11000000.00000000.00000000
255.192.0.0
/10
A
11111111.11100000.00000000.00000000
255.224.0.0
/11
No caso da primeira sub-rede acima ao invés de uma rede podendo conter 16.777.214
hosts são possiveis 2 redes independentes com 8.388.606 hosts.
Na segunda são possiveis 4 redes de 4.194.302 hosts.
Na terceira são possiveis 8 redes de 2.097.150 hosts.
Camada 3
Super-rede
Houve um tempo em que as classes A e B acabaram e a classe C não possuia endereços
suficientes para grandes empresas, então utilizando a mesma regra da sub-rede é
possivel fazer super-redes.
Exemplo de super-rede com classe C:
Classe Binária
Decimal Pontuada
CIDR
C
11111111.11111111.10000000.00000000
255.255.128.0
/17
C
11111111.11111111.11000000.00000000
255.255.192.0
/18
C
11111111.11111111.11100000.00000000
255.255.224.0
/19
No primeiro exemplo ao invés de uma rede podendo conter 254 hosts são possiveis 2
redes independentes com 32.768 hosts.
No segundo são possiveis 4 redes de 16.382 hosts.
No terceiro são possiveis 8 redes de 8.190 hosts.
Camada 3
Endereçamento sem classe
As falhas no método de enderçamento com classes levou ao rápido esgotamento dos
endereços disponíveis. Neste contexto o endereçamento com classes, que se tornou
praticamente obsoleto, foi substituido pelo endereçamento sem classe.
O CIDR (Classeless Interdomain Routing) Roteamento Interdomínios Sem Classes fez a
rede ser identicada com soma dos bits mais significativos:
Classe Binária
Decimal Pontuada
CIDR
C
11111111.11111111.10000000.00000000
255.255.128.0
/17
C
11111111.11111111.11000000.00000000
255.255.192.0
/18
C
11111111.11111111.11100000.00000000
255.255.224.0
/19
VLSM (Variable Lenght Subnet Mask) Sub-rede com Tamanho de Máscara Variável é um
conceito aplicado os enderçamentos interno de um ISP ou organização.
Veremos melhor a utilização do CIDR e VLSM na divisão de IPs e roteamento.
Camada 3
Máscara de rede
O CIDR é uma maneira de representar a quantidade de bits utilizados para rede, porém
o modelo decimal pontuado também é uma maneira muito comum:
Binária
11111111.11111111.11111111.00000000
Decimal Pontuada
255.255.255.0
As possiblidades de máscaras VLSM são:
Máscara
Binária
128
10000000
192
11000000
224
11100000
240
11110000
248
11111000
252
11111100
254
11111110
Camada 3
Endereço de rede e broadcast
Um conceito importante no endereçamento IP é o endereço de rede. Quando um
bloco de endereços é concedido a uma organização, esta está livre para alocar os
endereços aos dispositivos, porém o primeiro endereço da classe ou da sub-rede é
chamado de endereço de rede. Este endereço é de extrema importancia no
roteamento.
Rede
Máscara
Broadcast
10.0.0.0
255.0.0.0
10.255.255.255
192.168.0.0
255.255.255.0
192.168.0.255
192.168.64.0
255.255.192.0
192.168.127.255
Na comunicação broadcast, a relação entre origem e destimo é de umapara-todos. Existe apenas uma origem, mas todos os demais hosts são
destinos. Quando uma mensagem precisa ser enviada para todos os hosts
de uma rede é utilizado o broadcast. Na internet não existe um suporte
para este serviço para evitar a grande quantidade de dados geredos em
uma comunicação deste tipo na grande rede.
Camada 3
Endereço de rede e broadcast
A quantidade máxima possivel de hosts em uma rede é sempre o total da rede menos 2 (o
endereços de rede e o de broadcast):
Rede
Máscara
Broadcast
Total de IP
IP para host
10.0.0.0
255.0.0.0
10.255.255.255
16.777.216
16.777.214
192.168.0.0
255.255.255.0
192.168.0.255
256
254
192.168.127.255
16384
16382
192.168.64.0 255.255.192.0
Camada 3
Cálculo com Máscara de rede
A combinação entre os bits de um endereço IP e sua máscara nos dá informações
sobre o endereço de rede:
AND
RESULTADO
11000000.10101000.00000001.01100100 IP 192.168.1.100
11111111.11111111.11000000.00000000 255.255.192.0 É A MÁSCARA
11000000.10101000.00000000.00000000 192.168.0.0 É A REDE
Sobre o último endereço da rede:
11000000.10101000.00000001.01100100 192.168.1.100 É A REDE
OR
00000000.00000000.00111111.11111111 É A MÁSCARA INVERTIDA
RESULTADO 11000000.10101000.00111111.11111111 192.168.63.255 É O ÚLTIMO ENDEREÇO
Sabendo a rede e a máscara conseguimos saber todos os endereços da rede:
11000000.10101000.00000000.00000000 192.168.0.0 É A REDE
11111111.11111111.11000000.00000000 255.255.192.0 É A MÁSCARA
Temos 14 bits em zero na máscara dedicados aos hosts, então 214 = 16384 hosts,
começando no endereço de rede 192.168.0.0 até 192.168.63.255
Camada 3
Cálculo com Máscara de rede
AND
RESULTADO
11000000.10101000.00000000.01100100 IP 192.168.0.100
11111111.11111111.11111111.00000000 255.255.255.0 É A MÁSCARA
11000000.10100000.00000000.00000000 192.168.0.0 É A REDE
Sabendo a rede e a máscara conseguimos saber todos os endereços da rede:
11000000.10101000.00000000.00000000 192.168.0.0 É A REDE
11111111.11111111.11111111.00000000 255.255.255.0 É A MÁSCARA
Temos 8 bits em zero na máscara dedicados aos hosts, então 28 = 256 hosts,
começando no endereço de rede 192.168.0.0 até 192.168.0.255
Ou podemos subtrair a máscara em decimal do valor máximo de hosts:
MÁSCARA 255.255.255.0 = 256 – 0 = 256 hosts
MÁSCARA 255.255.255.192 = 256 – 192 = 64 hosts
MÁSCARA 255.255.192.0 = 256 – 192 = 64 e 256 – 0 = 256 = 256 * 64 = 16384
Camada 3
Exercícios:
1) Um bloco de endereços é concedido a uma pequena empresa. Sabemos que
um dos endereços é 205.16.37.39/28. Qual é o primeiro endereço do bloco?
2) Qual é o último endereço para o bloco de endereços?
3) Qual é a quantidade de endereços do bloco?
4) Qual é o endereço da rede e do broadcast?
5) Quantas redes são possíveis com esta máscara?
Camada 3
Exercícios:
11001101.00010000.00100101.00100111
AND
11111111.11111111.11111111.11110000
11001101.00010000.00100101.00100000
205.16.37.32 = Primeiro endereço (Endereço de Rede)
11001101.00010000.00100101.00100111
OR
00000000.00000000.00000000.00001111
11001101.00010000.00100101.00101111
205.16.37.47 = Último endereço (Endereço de Broadcast)
24 = 16 Endereços
205.16.37.32 Rede e 205.16.37.47 Broadcast
Considerando a divisão VLSM deste /28: é possível 2 sub-redes de 8 ou 4 de quatro endereços.
Considerando que é CIDR /24: 16 redes /28
Camada 3
Exercícios:
Rede
de
até
Broadcast
205.16.37.0
205.16.37.1
205.16.37.14
205.16.37.15
205.16.37.16
205.16.37.17
205.16.37.30
205.16.37.31
205.16.37.32
205.16.37.33
205.16.37.46
205.16.37.47
205.16.37.48
205.16.37.49
205.16.37.62
205.16.37.63
205.16.37.64
205.16.37.65
205.16.37.78
205.16.37.79
205.16.37.80
205.16.37.81
205.16.37.94
205.16.37.95
205.16.37.96
205.16.37.97
205.16.37.110
205.16.37.111
205.16.37.112
205.16.37.113
205.16.37.126
205.16.37.127
205.16.37.128
205.16.37.129
205.16.37.142
205.16.37.143
205.16.37.144
205.16.37.145
205.16.37.158
205.16.37.159
205.16.37.160
205.16.37.161
205.16.37.174
205.16.37.175
205.16.37.176
205.16.37.177
205.16.37.190
205.16.37.191
205.16.37.192
205.16.37.193
205.16.37.206
205.16.37.207
205.16.37.208
205.16.37.209
205.16.37.222
205.16.37.223
205.16.37.224
205.16.37.225
205.16.37.238
205.16.37.239
205.16.37.240
205.16.37.241
205.16.37.254
205.16.37.255
