Curso técnico Informática para Internet

Escola René Américo Gianetti

Protocolo IP

Endereçamento IP

Serviço de Comunicação Universal

Um sistema de comunicação global requer um método universalmente aceito para identificar individualmente os
computadores.

 Exigência de um mecanismo global de identificação das máquinas em um cenário de um conjunto de redes interconectadas
(“internet”).
 A ideia é permitir a comunicação entre quaisquer máquinas localizadas em quaisquer pontos do ambiente de Inter-redes.

Endereço IP

 Endereço definido na camada de rede da arquitetura TCP/IP para identificar, de forma única, cada conexão de rede.
 Consiste de um número de 32 bits (4 bytes) associado a cada interface de rede.
 O formato do endereço é determinado pelo protocolo da camada de rede e visa facilitar a tarefa de roteamento.
 Notação binária do endereço IP:
 10000010 10000100 00010011 00011111
 11001000 11011001 00010000 00001000

Ao invés da notação binária, normalmente é usada a notação decimal (decimal dotted notation).

 Cada byte do endereço é representado por um número decimal, separados por um ponto.
 Ex: 130.132.9.31 200.241.16.8 10.0.0.0
 O endereço IP é composto por duas partes:
 NetID: codifica univocamente o identificador da rede à qual a máquina está conectada.
 HostID: codifica univocamente o identificador da máquina (Id da interface) dentro da rede.
Classes de Endereços
 Endereços IP são organizados em classes.
 As classes determinam quantos bits são usados para identificar a rede e quantos são usados para codificar a
máquina.
 Classe A: NetID= 8 bits, HostID= 24 bits
 Classe B: NetID= 16 bits, HostID= 16 bits
 Classe C: NetID= 24 bits, HostID= 8 bits
 Esse esquema de endereçamento é chamado de classful.
Os Primeiros Ambientes Inter-Redes

Cenário:

Os computadores só podiam se comunicar com
outros computadores eles estivessem na mesma
rede.

Problema mais evidente nos anos 70, quando
grandes organizações começaram a adquirir redes
de diferentes fornecedores (SNA/IBM,
DECnet/Digital, etc.).

Cada rede individual formava uma “ilha isolada de
dados” dentro das organizações.
Os Primeiros Ambientes Inter-Redes (cont.)


Cada tarefa era executada somente na rede apropriada
que a acomodava.

Funcionários tinham acesso a múltiplos computadores,
de múltiplas redes, gerando problemas de segurança e
de administração.

Funcionários eram obrigados a se mover de um
computador a outro para o envio de dados em cada
uma das redes.

Este cenário contribuia para reduzir a produtividade e o
grau de satisfação dos usuários com as redes.
Sistemas Abertos (“Open Systems)

O cenário apresentado foi a motivação para a criação
de um serviço universal de comunicação de dados.

Tal serviço permitiria a qualquer usuário,
independentemente do computador e da rede que
estiver usando dentro da organização, enviar dados
para qualquer outro computador, qualquer que seja a
localização deste (i.e., em qualquer rede de qualquer
organização do mundo).

A existência de um serviço de comunicação universal
forma a base do conceito de “Sistemas Abertos” (“Open
Systems”).
Internet: O Ambiente Inter-Redes Global

A interconexão de inúmeras redes físicas em
escala global resultou no que hoje conhecemos
como Internet.

A Internet emprega elementos de hardware e de
software e se baseia em dois elementos principais:
➢
hardware: roteador
➢
software: protocolo IP

A Internet é, na verdade, uma imensa rede virtual,
que provê a ilusão de uma rede única para os seus
usuários e aplicações.
 Internet: O Ambiente Inter-Redes Global
(cont.)

 Numa internet, as várias redes são interligadas por meio de

roteadores, e usam o protocolo IP como software básico de
interconexão lógica.
Internet: O Ambiente Inter-Redes Global
(cont.)


O termo Internet, com a letra“i” maiúscula, refere-se à atual
internet global e os seus protocolos associados.
Desafios de Inter-conexão na Internet

Os elementos roteadores devem concordar sobre o
repasse da informação entre as redes.

Existem diferentes formatos de frames e esquemas de
endereçamento nas várias rede interligadas ( “undelying
networks”). Isto torna a tarefa mais complexa.

A camada de rede (ou, de “inter-redes”) é a camada que
torna possível a implementação de um serviço
universal de comunicação.

Duas principais pilhas de protocolos foram propostas
para uso em ambiente internet: TCP/IP e OSI. A pilha
TCP/IP o padrão atual de fato.
Tipos de Serviços na Internet

Serviços de aplicação

Serviço de transferência fim-a-fim

Serviço de entrega de pacotes

Serviço de Entrega de Pacotes

Provê uma base sobre a qual todo o resto da pilha de
protocolos de rede se apóia. Na arquitetura TCP/IP, esse
serviço é fornecido pela Camada de Rede.

É um serviço não confiável (“unreliable”):
✔
a entrega de pacotes não é garantida. O pacote (datagrama)
pode ser corrompido, perdido, duplicado, chegar atrasado
ou entregue fora de ordem.



É um serviço não-orientado à conexão (“connectionless”):
✔
cada pacote é tratado independentemente dos outros. Sua
transferência não tem qualquer relação com os que o
antecederam ou com os que virão.



É um serviço do tipo maior esforço (“best-effort”):
✔
a entrega só não acontece quando os recursos estão
exauridos ou a rede falha.
Serviço Best-Effort
IP – Internet Protocol

O IP é o protocolo da camada de rede da
arquitetura TCP/IP que implementa o serviço de
entrega de pacotes não confiável, não-orientado a
conexão, operando segundo o esquema de best-
effort.

O propósito fundamental do IP é rotear pacotes
através de um conjunto de redes que estão inter-
conectadas de maneira arbitrária.

Roteamento refere-se ao processo de escolha de
um caminho sobre o qual serão enviados os
pacotes; roteador (gateway) refere-se ao elemento
da rede que toma tal decisão.
IP – Internet Protocol (cont.)
IP (“Internet Protocol”) (cont.)


O pacote é roteado pelo IP com base no endereço
destino que ele carrega no cabeçalho.

Se um host A quer se comunicar com um host B
localizado em uma rede remota, ele deve transmitir o
pacote para um roteador diretamente conectado a sua
rede local.

O roteador encaminha então o pacote através do
sistema interconectado de redes e roteadores, até que,
eventualmente, o pacote chega a um roteador que está
na mesma rede do host destino.

Este roteador (chamado roteador final), entrega o
pacote ao host B na rede destino.
O IP e o Modelo OSI
Características do IP

Modelo de endereçamento:

É completamente independente da rede física.

Encapsulamento:

Cria um cabeçalho com informações de controle, que é
anexado aos dados vindo da camada de transporte (por
exemplo, do TCP ou UDP) ou de usuários da própria
camada de rede (por exemplo, ICMP ou IGMP).

Não existe suporte para retransmissão de dados
perdidos ou corrompidos.
Características do IP (cont.)


Não existe reconhecimento de pacotes, isto é,
não há acknowledgment de chegada de pacotes,
seja fim-a-fim (end-to-end) seja roteador-a-
roteador (hop-by-hop).

Não existe nenhum mecanismo de controle de
fluxo

Não existe sequenciamento de pacotes (a entrega
pode ser fora de ordem).
Características do IP (cont.)


Realiza a fragmentação e a remontagem de
pacotes.

Quebra os pacotes em pedaços menores para que eles
possam atravessar redes com menor valor de MTU
(Maximum Transmission Unit).

O controle de erros exercido é mínimo:

Provê apenas um checksum de 16 bits no cabeçalho,
que é usado pelas estações receptoras para validar os
dados de controle.

Permite às aplicações requisitarem diferentes
tipos de níveis de desempenho para a entrega do
pacote usando o campo TOS (Type of Service).
Questão Importante

Por que então usar um serviço sem garantias de
entrega e sem confirmação de recebimento de dados
como base de toda a Internet?

A resposta é simples:
✔
Estabelecer conexões, garantir entrega, checagem de erros,
controle de fluxo e outras funções tem um alto custo:
performance.
✔
Custa tempo, recursos do computador e largura de banda
executar tais tarefas e elas não são necessárias para todas as
aplicações.
✔
Se uma certa característica de QoS é requerida pela aplicação,
ela pode ser perfeitamente provida no nível de transporte ou
mesmo no nível de aplicação, livrando as outras aplicações que
não necessitam de tais características de terem de “usá-las”.
Grupos de Funções Básicas do IP

Endereçamento

Encapsulamento e formatação (packing) de dados

Fragmentação e remontagem

Roteamento / entrega indireta

Os campos do cabeçalho do protocolo IP contém

informações que viabilizam a execução dessas
funções.