Curso de Redes de Computadores

(1)

1

Curso de

Redes de Computadores

Adriano Mauro Cansian

adriano@acmesecurity.org

Capítulo 4

Camada de Rede

unesp - IBILCE - SJRP

Capítulo 4: Camada de Rede

Metas:

 

Entender os

princípios

em que se fundamentam

os serviços de

rede

:

  Roteamento •  seleção de caminhos.   Escalabilidade.   Implementação na Internet.

Veremos:

  Serviços da camada de rede.

  Princípio de roteamento.   Roteamento hierárquico.   AS   Endereços IP.   Protocolos de roteamento da Internet.   Dentro de um domínio.   Entre domínios

(2)

3

Funções da camada de rede (1)



 

Prover transporte de pacotes fim-a-fim.

 

Ligar

hosts

com

hosts

.

•  (Lembrar do exemplo dos primos que moram em casas em estados diferentes e querem trocar cartas entre si).



 

Exigências que devem ser atendidas:

 

Suportar pilhas de protocolos inferiores diferentes.

 

Admitir camadas inferiores heterogêneas.

 

Admitir organização em múltiplos domínios.



 

Requisitos ainda em desenvolvimento:

 

Qualidade de serviço (

QoS

).

 

Mobilidade total (roteamento

wireless

).

4

Funções da camada de rede (2)

  Missão: Transportar pacotes do

host emissor ao receptor.

  Protocolo da camada de rede:

presente em hosts e routers.

Três funções importantes:

  Determinação do caminho: rota

seguida por pacotes da origem ao destino. Algoritmos de roteamento.

  Comutação: mover pacotes

dentro do roteador, da entrada até a saída apropriada.

  Estabelecimento da chamada:

algumas arquiteturas de rede requerem determinar o caminho antes de enviar os dados.

rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física

Note que os roteadores intermediários não precisam das camadas superiores da pilha TCP/IP

(3)

Funções da camada de rede (3)

• Como já dito:

transportar pacotes

entre hosts (origem-destino)

.

• No lado transmissor: encapsula

os segmentos em

datagramas

.

• No lado

receptor

: entrega os

segmentos à camada de

transporte (desencapsula).

• Roteador



examina campos

de

cabeçalho

em todos os

datagramas IP que passam por

ele.

• É “stateless”.

Funções-chave da camada de rede:



 

Roteamento:

 

Determinar a

rota

a ser seguida

pelos pacotes.



 

Comutação ou repasse:

 

Mover pacotes dentro do roteador, da entrada para a

saída apropriada.



 

Algoritmos de roteamento - analogia:

 

Roteamento: processo de planejar a viagem para

saber qual caminho seguir.

 

Comutação: processo de passar por um único

cruzamento.

(4)

Interação entre roteamento e comutação (repasse)

8

Modelo de serviço de rede

 

O modelo de serviço de

rede define as

características da

transmissão

de dados

fim-a-fim, entre uma

borda da rede e a outra

borda.

 

Ou seja, entre os

sistemas emissor e

receptor.

?

_?

?

Circuito virtual

ou

Datagrama?

A

abstração mais importante provida pela camada de rede:

(5)

9

Introdução à comutação (1)



 

Comutação de circuitos:

 

Paradigma:

o sistema telefônico que usa circuito

dedicado fim-a-fim.



 

Comutação de pacotes:

 

Paradigma:

sistema de correios, onde a

correspondência é re-roteada em vários pontos

.

 Comparando os serviços na camada de rede e de

transporte:

  Rede: entre dois hosts.

  Transporte: entre dois processos (fim a fim).

Circuitos virtuais

 

Caminho origem-destino se comporta como um circuito

telefônico.

  Em termos de desempenho.

  Há o estabelecimento de cada chamada antes do envio dos

dados.

  Cada pacote tem identidade de CV.

  E não endereços origem/destino.

  Cada comutador mantém uma tabela do estado dos

circuitos.

(6)

11

Circuitos virtuais: protocolos de sinalização

  Usados para estabelecer, manter ou destruir C.V.

  Exemplos: ATM, frame-relay e X.25.

  Pergunta: é possível montar uma camada de rede sobre

outra camada de rede ?

aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física

1. inicia chamada _{2. chegada de chamada}3. chamada aceita

4. conexão completa 5. começa fluxo de dados

6. dados recebidos

12

Rede de datagramas:

o modelo da Internet

  Não requer estabelecimento de chamada na camada de rede

  Não guarda estado sobre transmissões.

  Não existe o conceito de “conexão” na camada de rede.

  Pacotes são roteados usando endereços de destino.

  “Carimbar” o pacote com endereço, e enviar.

  Dois pacotes podem seguir caminhos diferentes até destino.

aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física

(7)

Destination Address Range Link Interface 11001000 00010111 00010000 00000000! through 0 11001000 00010111 00010111 11111111! 11001000 00010111 00011000 00000000! through 1 11001000 00010111 00011000 11111111 ! 11001000 00010111 00011001 00000000! through 2 11001000 00010111 00011111 11111111 ! otherwise 3

Considerando o espaço de endereçamento no IPv4 (atual) existem 4 bilhões de entradas possíveis

Tabela de comutação ou repasse

unesp - IBILCE - SJRP Prefix Match Link Interface 11001000 00010111 00010 0 11001000 00010111 00011000 1 11001000 00010111 00011 2 Qualquer outro 3 11001000 00010111 00011000 10101010 Exemplos 11001000 00010111 00010110 10100001 Qual interface? Qual interface?

Decisão de repasse

(8)

11001000 00010111 00011000 10101010 !

Exemplos

11001000 00010111 00010110 10100001 ! Qual interface?

Qual interface?

Decisão de repasse

Regra do maior prefixo: o

prefixo mais longo

na tabela de

roteamento tem precedência na decisão.

1

0

Prefix Match Link Interface

11001000 00010111 00010 0

11001000 00010111 00011000 1

11001000 00010111 00011 2

Qualquer outro 3

O que há dentro do roteador ?

Visão geral da arquitetura de um

roteador

(9)

17

Visão Geral de Arquitetura de Roteadores

 

Duas funções fudamentais de roteadores:

  Executar algoritmos e protocolos de roteamento

•  RIP, OSPF, BGP, dentre outros.

  Repassar(*) datagramas da interface de entrada para a

saída.

(*) Repassar = Comutar

Funções da Porta de Entrada

Comutação descentralizada:

  Verifica o destino do datagrama, e procura

qual porta de saída, usando tabela de rotas na memória da porta de entrada.   Meta: fazer processamento da porta de

entrada na ‘velocidade da linha’.   Formação de Filas: acontece se

datagramas chegam mais rápido que taxa de re-envio para matriz de comutação

Camada física:

recepção de bits

Camada de enlace:

Exemplo: Ethernet

(10)

Estruturas de comutação

19

Dentro do roteador existe uma das 3 estruturas principais

de comutação:

20

Três tipos de matriz de comutação

(11)

21

Comutação via Memória

 

Presentes nos roteadores da primeira geração:

 

Pacote é copiado para a memória pelo processador do

sistema  ocorre um gargalo: processamento único.

 

Depois é

lido

para fazer o

repasse

.

 

A velocidade limitada pela largura de banda da memória.

  2 travessias do barramento por datagrama (entra e sai na memória).

Porta de

Entrada Porta de Saída

Memória

Barramento do Sistema

Roteadores atuais / modernos:

  Colocam processador da porta de entrada:

  Consulta tabela e copia para a memória.

Comutação via

Barramento

 

Datagrama viaja da memória da porta de entrada à

memória da porta de saída, via um barramento

compartilhado.

 

Contenção pelo barramento:

taxa de comutação

limitada

pela largura de banda do barramento.

 

Barramento de 1 a 10 Gbps são comuns

.

  Velocidade suficiente para roteadores de acesso e

(12)

23

Comutação

cross-bar

(Rede ou matriz de Interconexão)

 

Supera limitações dos barramentos

.

 

Matrizes de interconexão desenvolvidas

inicialmente para interligar processadores num

multiprocessador (Redes Banyan).

 

Consiste de 2n barramentos, conectando n portas de

entrada com n portas de saída.

 

Portas podem “conversar” ao mesmo tempo na matriz.

 

Taxas atuais variam de 100 a 200 Gbps pela rede de

interconexão.

  Indicado para roteadores de backbone.

cross-bar

24

Portas podem “conversar”

ao mesmo tempo na matriz.

(13)

25

Porta de Saída

 

Buffers necessários quando datagramas chegam da

matriz de comutação mais rápido do que a taxa de

transmissão do enlace.

 

Eventualmente há disciplina de escalonamento:

escolha

dos datagramas enfileirados para transmissão.

  TOS no datagrama IP (será discutido mais adiante).

Filas na Porta de Saída

 

Usa buffers quando taxa

de chegada através do

comutador excede taxa

de transmissão de

saída.

 

Ocorre enfileiramento

(atraso) e perdas devido

ao transbordo do buffer

da porta de saída.

(14)

27

Filas na Porta de Entrada: Bloqueio Head-of-Line (HOL)  

Se matriz de comutação é mais lenta do que a soma das

portas de entrada juntas → pode haver filas nas

portas de entrada.

 

Bloqueio HOL:

datagrama na cabeça da fila impede

outros na mesma fila de avançarem.

 

Acontecem retardo de enfileiramento e perdas

devido ao transbordo do buffer de entrada!

Bloqueio

HOL

28

1

2 A

B

1 – Pacote vermelho está sendo enviado para porta A.

2 – Pacote vermelho também quer ir para A, mas esta impedido até que 1 termine.

2 – Pacote verde quer ir para B que está livre, mas está impedido até que o pacote vermelho da sua frente seja enviado.

(15)

A Camada de Rede na Internet

29

A Camada de Rede na Internet

Tabela de rotas Prot. de roteamento •  Escolha de caminhos •  RIP, OSPF, BGP Protocolo IP •  Endereçamento •  Formato dos datagramas

•  Tratamento de pacotes

Protocolo ICMP

•  Aviso de erros •  Sinalização de rotas

Camada de Transporte: TCP, UDP

Camada de enlace (datalink) Camada física

Camada de

re

(16)

31

Endereçamento IP

32

Endereçamento IP (1)



 

Um endereço IP consiste de 32 bits, divididos

em dois campos:

•  Número de rede (network number). •  Número do host (host number).



 

Ou três campos... (subneting ou sub-redes)

•  Número de rede (network number).

•  Número de sub-rede (subnet number). •  Número de host (host number).

(17)

33

Endereçamento IP (2)

  Os endereços IP são escritos em notação decimal:

xxx . yyy . zzz . kkk 223 . 1 . 1 . 1

11011111 00000001 00000001 00000001

  Grupo decimal (entre os pontos decimais) é conhecido como um

“octeto”

   é o decimal equivalente aos 8 bits do endereço binário.

  “Endereço de 4 Octetos” (4 quatro grupos de 8 bits).

  Exemplos:

•  68.18.1.36  o número decimal 68 representa o campo de rede do

endereço.

•  137.4.80.1  o número decimal 137.4 representa o campo de rede do endereço.

(alguns endereços são reservados. Serão tratados mais adiante).

Endereço IP – notação decimal

10000000 00001010 00000010 00011110

27₂6₂5₂4₂3₂2₂1₂0₂7₂6₂5₂4₂3₂2₂1₂0 ₂7₂6₂5₂4₂3₂2₂1₂0 ₂7₂6₂5₂4₂3₂2₂1₂0 27₌₁₂₈ ₂3₊₂1₌₁₀ ₂1₌₂ ₂4₊₂3₊₂2₊₂1₌₃₀

128.10.2.30 notação decimal

pontuada

notação

binária

(18)

Endereços de host e de rede

35 Identificador da rede Identificador do host Endereço IP de 32 bits REDE internet REDE REDE REDE hosts com o mesmo identificador de rede. hosts com identificadores de rede distintos. host unesp - IBILCE - SJRP 36

Endereçamento IP (3)

 

Endereço IP:

identificador de 32-bits

para interface de estação

ou roteador.

 

Interface: conexão entre

estação, roteador e enlace

físico.

  Roteador típico tem

múltiplas interfaces.

  Estação pode ter múltiplas

interfaces.

  Endereço IP é associado à

interface, e não à estação ou roteador. 223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.3 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.2.2 223.1.2.1 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.27 223.1.1.1 = 11011111 00000001 00000001 00000001 223 1 1 1

(19)

37

Endereçamento IP (4)

  Endereço IP:

  Uma parte de rede

•  (bits de mais alta ordem).   Uma parte de estação

•  (bits de mais baixa ordem).

  O quê é uma rede IP?   Interfaces de dispositivos

com a mesma parte de rede nos seus endereços IP.   Podem alcançar um ao outro

sem passar por um roteador.

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.3 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.2.2 223.1.2.1 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.27

Esta rede consiste de 3 redes IP (para endereços IP começando com 223, os primeiros 24 bits são a parte de rede).

LAN

Endereçamento IP (5)

Como achar as redes?

 

Dissociar cada

interface do seu

roteador ou estação.

 

Criar “ilhas” de redes

isoladas.

223.1.1.1 223.1.1.3 223.1.1.4 223.1.2.2 223.1.2.1 223.1.2.6 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.27 223.1.1.2 223.1.7.0 223.1.7.1 223.1.8.0 223.1.8.1 223.1.9.1 223.1.9.2 Sistema interligado consistindo de seis redes

(20)

39

Classes de redes (1)

0 rede estação 10 rede estação 110 rede estação 1110 endereço multiponto A B C D classe 1.0.0.0 to 127.255.255.255 128.0.0.0 to 191.255.255.255 192.0.0.0 to 223.255.255.255 224.0.0.0 to 239.255.255.255 32 bits

Dada a noção de “rede”, vamos examinar endereços IP:

Endereçamento “baseado em classes”: denominação antiga (em desuso)  aqui só por motivos didáticos / históricos.

unesp - IBILCE - SJRP 40

Classes de redes (2)

32 Bits Range of host addresses 1.0.0.0 to 127.255.255.255 128.0.0.0 to 191.255.255.255 192.0.0.0 to 223.255.255.255 224.0.0.0 to 239.255.255.255 240.0.0.0 to 247.255.255.255 Class 0 Network Host 10 Network Host 110 Network Host 1110 Multicast address 11110 Reserved for future use A

B C D E

Para um endereço classe A  o primeiro bit é sempre 0  28-1_redes Para um endereço classe B  os dois primeiros bits são 10  216-2_redes Para um endereço classe C  os três primeiros bits são 110  224-3_redes

Endereçamento “baseado em classes”: denominação antiga (em desuso). Consta aqui só por motivos didáticos / históricos.

(21)

41

Classes de redes (3)

  Endereços Classe A ( “/8”)

  Atribui 8 bits para o campo de rede e um total de 24 bits para o

restante do endereço.

  Esta classe pode endereçar quase 17 milhões de diferentes nós em

uma rede. Um endereço classe A é usado para redes muito grandes.

  Endereços Classe B ( “/16”)

  Um endereço classe B atribui 16 bits para o campo de rede e um total de 16 bits para o restante do endereço.

  Isto permite endereçar cerca de 65.000 diferentes nós em uma rede.

  Endereços Classe C ( “/24”)

  Um endereço classe C atribui 24 bits para o campo de rede e 8 bits

para o resto do endereço.

  Isto permite endereçar 254 diferentes nós na rede.

Endereçamento “baseado em classes”: denominação antiga (em desuso). Consta aqui só por motivos didáticos / históricos.

parte de estação

Endereçamento IP

: CIDR



 

Endereçamento baseado em classes:

  Uso ineficiente e esgotamento do espaço de endereços.

  Exemplo: rede da classe B aloca endereços para 65.000 estações,

mesmo se houver apenas 2.000 estações nessa rede.



 

CIDR:

C

lassless

I

nter

D

omain

R

outing

  Parte de rede do endereço de comprimento arbitrário

  Formato de endereço: a.b.c.d/x, onde x é número de bits na parte

de rede do endereço.

11001000 00010111

0001000

0 00000000

parte de rede

(22)

43

Endereços reservados de REDE e

BROADCAST

(1)

Endereços de REDE:

• 

Para se referir a uma rede  os bits do campo de host

são colocado como 0.

  O endereço /16 identificado como 137.4.0.0 refere-se à rede

137.4. *.*

  O endereço /24 identificado como 200.17.28.0 refere-se à rede

200.17.28.*

44

Endereços reservados de REDE e

BROADCAST

(2)

Endereços de broadcast

  Um endereço que se refere a todos os hosts em uma rede é

um endereço de broadcast.

•  Para se referir a todos os nós de uma rede em particular, os bits de host são ajustados para 1.

  Exemplos:

–  O endereço 15.255.255.255 refere-se a todos os nós da rede 15. /8 .

–  O endereço 200.17.28.255 refere-se a todos os nós da rede 200.17.28 / 24

(23)

45

Subneting e subnetmask (1)

Máscaras de sub-rede (subnetmasking):



 

Máscara de sub-rede → diz para um roteador ou

software específico o comprimento dos

campos de rede e de host.



 

Os administradores podem definir o campo de

subnetmask de modo a

dividir uma rede em

sub-redes menores

, de acordo com a

conveniência necessária.



 

O “/” indica a máscara aplicada.

(24)

47

Subneting e subnetmask (3)

Funcionamento e obtenção da máscara:



 

A

parte do endereço IP

correspondente à

identificação do

host

(ou seja, o hostid) é

dividida:

•  Um bit ligado (1)  indicará que aquele bit deverá ser interpretado como parte do número de sub-rede.

•  Um bit desligado (0)  indicará que aquele bit deverá ser interpretado como parte do número de identificação de hostid.

  Em seguida  cada grupo de 8 bits é convertido para seu decimal

equivalente, indicando a subnetmask.

48

(25)

49

Subneting e subnetmask (5)

200.17.28. 66/26

IP Address subnetmask Hostid Binário End. Sub-rede Interpretação 200.17.28.66 255.255.255.192 66 = 01000010 (1ª_{rede, host 2)} 200.17.28.64 (01000000) Host 2 (000010) na subrede 200.17.28.64 200.17.28.135 255.255.255.192 135 = 10000111 (2ª_{rede, host 7)} 200.17.28.128 (10000000) Host 7 (000111) na subrede 200.17.28.128

200.17.28. 135/26

Subneting e subnetmask (6)

(26)

Subnetmask: tabelinha

51

Endereços reservados



 

Ou endereços

privados

(categoria 1)



 

1 REDE /8:

 

10.0.0.0 a 10.255.255.255



 

16 REDES /16:

 

172.16.0.0 a 172.31.255.255



 

256 REDES /24:

 

192.168.0.0 a 192.168.255.255

52

(27)

Endereços reservados

 

Não podem ser atribuídos a nenhuma estação:

  127.0.0.1:

•  Endereço de Loopack

  nnn.nnn.nnn.255:

•  BroadCast : todos os bits de host ajustados para 1.

•  n.n.n.255 – Ex: BroadCast para rede /24

•  n.n.255.255 – Ex: BroadCast para rede /16

•  n.255.255.255 – Ex: BroadCast para rede /8

  nnn.nnn.nnn.000:

•  Network: todos os bits de host ajustados para 0.

•  n.n.n.0 – Ex: End. Rede para rede /24

•  n.n.0.0 – Ex: End. Rede para rede /16

•  n.0.0.0 – Ex: End. Rede para rede /8

  0.0.0.0:

•  Endereço de Inicialização (DHCP)

53

Divisão de endereços IP:

Como subdividir uma rede (parte do endereço de rede):

 

Alocação a partir do espaço de endereços do provedor IP.

 

Provedor pode subdividir sua alocação: digamos que ele

tem um “/20”, então pode entregar “/23” aos seus clientes:

Bloco do 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/20 provedor Organização 0 11001000 00010111 00010000 00000000 200.23.16.0/23 Organização 1 11001000 00010111 00010010 00000000 200.23.18.0/23 Organização 2 11001000 00010111 00010100 00000000 200.23.20.0/23 ... ….. …. …. Organização 7 11001000 00010111 00011110 00000000 200.23.30.0/23

(28)

55

Endereçamento hierárquico: agregação de rotas

Mande-me qualquer coisa com endereços que começam com 200.23.16.0/20 200.23.16.0/23 200.23.18.0/23 200.23.30.0/23 Provedor A Organização 0 Organização N7 Internet Organização N1

Provedor B “Mande-me qualquer coisa

com endereços que começam com 199.31.0.0/16” 200.23.20.0/23 Organização N2 . . . . . .

Endereçamento hierárquico permite anunciar

eficientemente informação sobre rotas:

199.31….. /16

Mega-empresa A

56

Endereçamento hierárquico: rotas mais específicas

• Organização 1 precisou mudar de provedor ou emoresa, mas precisa levar os Ips: • Provedor B agora anuncia uma nova rota mais específica para a Organização 1.

mande-me qq coisa com endereços que começam com 200.23.16.0/20 200.23.16.0/23 200.23.18.0/23 200.23.30.0/23 Provedor A Organização 0 Organização 7 Internet Organização 1

Provedor B _{com endereços que}mande-me qq coisa começam com 199.31.0.0/16 ou 200.23.18.0/23 200.23.20.0/23 Organização 2 . . . . . . 199.31….. /16 Mega-empresa A

(29)

57

Endereçamento hierárquico: rotas mais específicas

mande-me qq coisa com endereços que começam com 200.23.16.0/20 200.23.16.0/23 200.23.18.0/23 200.23.30.0/23 Provedor A Organização 0 Organização 7 Internet Organização 1

Provedor B mande-me qq coisa

com endereços que

começam com 199.31.0.0/16 ou 200.23.18.0/23 200.23.20.0/23 Organização 2 . . . . . .

Quando outros roteadores virem o anúncio dos blocos de endereço 200.23.16.0/20 e 200.23.18.0/23 e quiserem rotear para um endereço no bloco

200.23.18.0/23 eles vão usar a regra de ajuste ao prefixo mais longo e rotear em direção endereço de

rede maior (mais específico) que casa com o endereço de destino.

199.31….. /16

Mega-empresa A

Endereçamento IP - Governança

Como um provedor IP consegue um bloco de

endereços?

ICANN

: I

nternet

C

orporation for

A

ssigned

N

ames and

N

umbers (http://www.icann.org

)

 

Aloca endereços.

 

Gerencia DNS.

 

Aloca nomes de domínio e resolve disputas.

  No Brasil, estas funções foram delegadas ao Registro Nacional

(http://registro.br), sediado na FAPESP (SP), e comandado pelo Comitê Gestor Internet BR (CG-Br)

(30)

Encaminhamento de datagramas

59

60

Envio de datagramas



 

Para transferir um datagrama o emissor:

1. Encapsula o datagrama num quadro da

camada de enlace,

2. Mapeia o endereço IP de destino em um

endereço físico

e,

3. Para entrega-lo, usa o hardware da rede local.

(31)

61

Encaminhamento

direto



 

Emissor: (1.) extrai a parte da rede do

endereço IP de

destino

, e (2.) compara à parte

de rede de seu próprio endereço.

 

Se houver correspondência, significa que o

datagrama pode ser enviado diretamente.



 

Encaminhamento direto é sempre o passo

final de qualquer transmissão de datagrama.

 

Sempre o

roteador final

se

conectará diretamente

à mesma

rede física do destino

.

 

Chamado de “último passo da rota” (

last hop

).

Encaminhamento

indireto



 

Quando um host deseja enviar algo para outro

host  encapsula o datagrama, e o envia ao

roteador mais próximo

(

gateway

de saída)

.



 

O datagrama passa de roteador a roteador,

até chegar a um que possa entrega-lo

diretamente.



 

Quando um frame chega no roteador  o

software do roteador extrai o datagrama

encapsulado, e seleciona o próximo roteador

ao longo do caminho em direção ao destino.

(32)

63

rede dest. próx. rot. N enlaces 223.1.1 1 223.1.2 223.1.1.4 2 223.1.3 223.1.1.4 2

Enviando um datagrama da origem ao destino (1)

datagrama IP:

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.3 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.2.2 223.1.2.1 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.27 A B E Campos misc end. IP

origem end. IP dest dados

 

Datagrama permanece

inalterado, enquanto

passa da origem ao

destino.

tabela de rotas em A

unesp - IBILCE - SJRP 64

Seja um datagrama IP

originando em

A

, e

endereçado a

B

:

  A procura endereço de rede de B.

  A descobre que B é da mesma rede

que A (usando o prefixo do endereço).   Camada de enlace de A envia o

datagrama diretamente para B num frame da rede local.

  B e A são chamados de

“diretamente conectados”.

Enviando um datagrama da origem ao destino (2)

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.3 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.2.2 223.1.2.1 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.27 A B E campos misc 223.1.1.1 223.1.1.3 dados

(33)

65

Seja origem

A

, destino

E

:

  Procura endereço de rede de E.

  E está numa rede diferente   A e E não diretamente conectados.   Tabela de rotas: próximo roteador na

rota para E é 223.1.1.4 .

  Camada de enlace envia datagrama

ao roteador 223.1.1.4 num frame da camada de enlace.

  Datagrama chega a 223.1.1.4

  e então segue…

Enviando um datagrama da origem ao destino (3)

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.3 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.2.2 223.1.2.1 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.27 A B E campos misc 223.1.1.1223.1.2.2 dados unesp - IBILCE - SJRP

dest. rot. N enl. interface 223.1.1 - 1 223.1.1.4 223.1.2 - 1 223.1.2.9 223.1.3 - 1 223.1.3.27 rede próx.

Chegando a

223.1.1.4 , destinado a

223.1.2.2

  Procura endereço de rede de E.

  E fica na mesma rede que a interface

223.1.2.9do roteador.

  Roteador e E estão diretamente

conectados.

  Camada de enlace envia datagrama

para 223.1.2.2 dentro de frame de camada de enlace via interface 223.1.2.9

  Datagrama chega a 223.1.2.2

Enviando um datagrama da origem ao destino (4)

223.1.1.1 223.1.1.2 223.1.1.3 223.1.1.4 223.1.2.9 223.1.2.2 223.1.2.1 223.1.3.2 223.1.3.1 223.1.3.27 A B E Campos misc 223.1.1.1223.1.2.2 dados

(34)

Datagrama IP

Especificações do Protocolo

67 unesp - IBILCE - SJRP 68

Formato do datagrama IP (1)

Version IHL Type of service Total length

Identification Time to live Protocol

Fragment offset Header checksum Source address

Destination address

Options (0 or more words) D F M F 32 Bits

(35)

69

Formato do datagrama IP (2)

ver _comprimento 32 bits dados (comprimento variável, tipicamente um segmento TCP ou UDP) ident. 16-bits checksum Internet sobre- vida

endereço IP de origem 32 bits

número da versão do protocolo IP comprimento do cabeçalho em palavras de 32 bits TTL - Time to Live. número máximo de enlaces restantes (decrementado a cada roteador) para fragmentação e remontagem comprimento total do datagrama (em bytes) protocolo da camada superior ao qual entregar os dados comp. cab tipo de serviço

“tipo” dos dados (TOS)

bits _fragmentoinício do camada

superior

endereço IP de destino 32 bits

Opções (se houver) p.ex. temporizador, _{registrar rota}

seguida, especificar lista de roteadores a visitar.

Adaptação a redes diferentes

Internet

SLIP : 256

PPP : 1500

Ethernet : 1500

(36)

71

MTU e Fragmentação

Rede 3 MTU=1.500 Rede 1 MTU = 1.500 Rede 2 MTU=620 Host A Host B Router 1 Router 2

?

Um datagrama pode trafegar em muitos tipos de redes físicas à medida que se move dentro da interligação das redes até

alcançar seu destino final

Como escolher um tamanho de datagrama que se encaixe no frame ?

?

72

Formato do datagrama IP (1)

Version IHL Type of service Total length

Identification Time to live Protocol

Fragment offset Header checksum Source address

Destination address

Options (0 or more words) D F M F 32 Bits

(37)

73

IP: Fragmentação & Remontagem (1)

  Cada enlace de rede tem uma

MTU (Maximum Transmission

Unit) - maior tamanho possível de

quadro neste enlace.

  Tipos diferentes de enlace têm

MTUs diferentes.

  Datagrama IP muito grande é

dividido (“fragmentado”) dentro da rede.

  Um datagrama se transforma

em vários datagramas.   São “remontados” apenas no

destino final.

  Bits do cabeçalho IP são

usados para identificar, ordenar fragmentos relacionados. Fragmentação: entrada: um datagrama grande saída: 3 datagramas menores remontagem unesp - IBILCE - SJRP

IP: Fragmentação & Remontagem (2)



 

O

IP representa o deslocamento de dados em

múltiplo de 8 bytes

 

Portanto, o tamanho do

fragmento precisa

ser um maior múltiplo de 8 possível

para aquela rede

.

• Roteadores precisam aceitar datagramas até o

máximo de MTUs das redes às quais se

conectam.

• 

Hosts e roteadores devem aceitar e remontar, se

(38)

75

IP: Fragmentação & Remontagem (3)

Cabeçalho do datagrama Dados 1 600 octetos

Dados 2 600 octetos

Dados 3 Cabeçalho do fragemento 1 Dados 1

Dados 2 Cabeçalho do fragmento 2 Cabeçalho do fragmento 3 Dados 3 200 octetos Fragmento 1 (offset 0) Fragmento 2 (offset 600) Fragmento 3 (offset 1.200) (a) (b)

Fragmentos e offset : (a) Um datagrama original, levando 1.400 octetos de dados. (b) Os três fragmentos para a MTU de rede 620. Os cabeçalhos 1 e 2 possuem o conjunto de bits de “mais fragmentos” ajustados para um. Os deslocamentos (offset) mostrados são octetos decimais; devem

ser divididos por 8 para atingir o valor armazenado nos cabeçalhos do fragmento

76

IP: Fragmentação & Remontagem (4)

ID =x bit_frag =0 início =0 compr =4000 ID =x bit_frag =1 início =0 compr =1500 ID =x bit_frag =1 =1480 início compr =1500 ID =x bit_frag =0 =2960 início compr =1040

um datagrama grande vira vários datagramas menores

(39)

77 Controle IP – Fragmentação

Identifica o

datagrama Indicando que existe

mais fragmentos

Indica a posição do

fragmento em relação

ao datagrama

Controle IP – Fragmentação

Indicando que não há

mais fragmentos,

deste datagrama

e a

sua posição no

datagrama final

(40)

79 Controle IP – Fragmentação

Identificação do datagrama

0x749b indica o mesmo

datagrama

Indica se existe mais

fragmentos para o

datagrama 0x749b

Indica a posição do

fragmento no

datagrama 0x749b

datagramas com origem ou destino nesta rede possuem endereço 10.0.0/24 para origem, destino

(usualmente)

todos os datagramas que saem da rede local possuem o mesmoe único

endereço IP do NAT de origem: 138.76.29.7,

números diferentes de portas de

origem.

NAT: Network Address Translation

(1)

10.0.0.1 10.0.0.2 10.0.0.3 10.0.0.4 138.76.29.7

rede local

(ex.: rede doméstica)

10.0.0/24

restante da Internet

(41)

NAT: Network Address Translation (2)



 

Motivação: redes locais podem utilizar apenas

um endereço IP:



 

Não é preciso alocar uma gama de endereços do

ISP:

apenas um endereço IP é usado para todos

os dispositivo

•  Podem-se alterar os endereços dos dispositivos na rede local sem precisar notificar o mundo exterior.

•  Pode-se mudar de ISP sem alterar os endereços dos dispositivos na rede local.

•  Dispositivos da rede local não são explicitamente

endereçáveis ou visíveis pelo mundo exterior (um adicional de segurança ?).

Implementação: o roteador NAT deve:

 

Datagramas que

saem

:

  Substituir (endereço IP de origem interno, porta #) para

(endereço IP válido do NAT, nova porta #).

 

. . . Hosts remotos respondem usando (endereço IP

do NAT, nova porta #) como endereço de destino.

 

Armazena na tabela de tradução do NAT:

cada

(endereço IP de origem interno, porta #) com o par de

tradução (endereço IP do NAT, nova porta #).

 

Datagramas que

chegam

:

  substituir(endereço IP do NAT, nova porta #) nos campos de

destino de cada datagrama pelos correspondentes (endereço IP de origem, porta #) armazenados da tabela NAT

.

(42)

1: hospedeiro 10.0.0.1 envia datagrama para 128.119.40, 80

2: roteador NAT substitui end. origem

do datagram de 10.0.0.1, 3345 para 138.76.29.7, 5001, atualiza a tabela 3: resposta chega endereço de destino: 138.76.29.7, 5001 4: roteador NAT substitui o endereço de destino do datagrama de 138.76.29.7, 5001 para 10.0.0.1, 3345

NAT: Network Address Translation

(4)

NAT: Network Address Translation

(5)



 

_{• Campo}

número de porta

com 16 bits:

 

60.000 conexões simultâneas

com um único

endereço de LAN.



 

_•

NAT é controverso:

 

Roteador: deveria processar só até a

layer

3.

 

Violação do argumento fim-a-fim (P2P).

 

A escassez de endereços deveria ser para IPv6.

 

Violação do esquema cálculo do checksum do IP.

(43)

ICMP –

Internet Control Message

Protocol



 

Parte da camada IP.



 

Mecanismo de “baixo nível” para

influenciar o

comportamento

do TCP e do UDP.

 

Diversas mensagens de controle, tais como:

•  Informar hosts sobre melhor rota ao destino; •  Informar problemas com uma rota;

•  Finalizar uma sessão devido a problemas na rede; •  Relatar erros: estação, rede, porta, protocolo inatingíveis; •  Pedido e resposta de eco e testes.



 

Usado em ferramentas vitais de administração e

monitoramento 

ping

e

traceroute

.

ICMP

IP header (20 byte)

ICMP message

Carga /conteúdo: depende do tipo e código

8-bit type

8-bit code

16-bit checksum

(44)

Formato da Mensagem ICMP

87

tipo código checksum

0 7 8 15 16 31

parâmetros

...

informação

ICMP Message Types

type Description

0 Echo Reply Echo Query 3 Destination Unreachable Error 4 Source Quench Error

5 Redirect Error

8 Echo Request Echo Query 9 Router Advertisement Query 10 Router Solicitation Query 11 Time Exceeded Error 12 Parameter Problem Query 13 Timestamp Request Query 14 Timestamp Reply Query 17 Address Mask Request Query 18 Address Mask Reply Reply

code Description 0 Network Unreachable 1 Host Unreachable 2 Protocol Unreachable 3 Port Unreachable

4 Fragmentation Needed and DF set 5 Source Route Failed

6 Destination Network Unknown 7 Destination Host Unknown 8 Source Host Isolated

9 Network Administratively Prohibited 10 Destination Host Administratively

Prohibited

11 Network Unreachable For TOS 12 Host Unreachable For TOS 13 Communication Administratively

Prohibited

14 Host Precedence Violation 15 Precedence Cutoff in Effect

(45)

Exemplo: ICMP Echo Request and Reply



 

ICMP echo mensagem para enviar e receber

pacotes específicos de “echo” entre 2 hosts

Echo data (variable length)

Type(0 or 8) Code(0)

identifier

checksum

sequence number

  O transmissor envia uma série de segmentos UDP para o destino.

•  O 1o possui TTL = 1

  O 2o_{possui TTL = 2}

  etc...

  Usa No_{de porta de destino improvável}_{(exemplo 30000)}

Quando o datagrama n chega ao roteador n:

• O roteador descarta o datagrama.

• E envia à origem uma mensagem ICMP (type 11, code 0) • A mensagem inclui o nome do roteador e o endereço IP

• Quando a mensagem ICMP volta, a origem calcula o RTT. • O traceroute faz isso três vezes.

 Critério de interrupção:

• O segmento UDP finalmente chega ao hospedeiro de destino

•  O destino retorna o pacote ICMP “port unreachable”

•  (type 3, code 3)

• A origem interrompe quando recebe essa mensagem ICMP.

(46)

  O transmissor envia uma série de segmentos UDP para o destino.

•  O 1o possui TTL = 1   O 2o_{possui TTL = 2}

  etc...

  Usa No_{de porta de destino improvável (exemplo 30000)}

Quando o datagrama n chega ao roteador n:

• O roteador descarta o datagrama.

• E envia à origem uma mensagem ICMP (type 11, code 0) • A mensagem inclui o nome do roteador e o endereço IP

• Quando a mensagem ICMP volta, a origem calcula o RTT.

• O traceroute faz isso três vezes.   Critério de interrupção:

• O segmento UDP finalmente chega ao hospedeiro de destino

•  O destino retorna o pacote ICMP “port unreachable”

•  (type 3, code 3)

• A origem interrompe quando recebe essa mensagem ICMP.

Traceroute e ICMP

92

Interconexão de redes e

roteamento

(47)

93

O problema de inter-redes (1)



 

Internet = INTERNETworking

 

Interconexão de redes.



 

Comunicação fim-a-fim sobre redes:

 

Em escala arbitrariamente grande.

•  Deve ser possível escalar.

 

Heterogêneas.

•  Diversos protocolos de enlace.

 

Organizadas como federação domínios.

•  Cada instituição é “dona” de uma parte da rede.

O problema de inter-redes (2)

  Serviços incompatíveis

  Há muita variação entre os serviços de recuperação de erros,

relatórios de status, gerência de conexões, etc...

  Configurações incompatíveis

  Exemplo: um domínio (A) limite pacotes a 1KB, enquanto (B)

permite 64 KB. Um pacote de (B) não consegue atravessar (A) inteiro.

  Temporização, fluxo de controle, roteamento, políticas,

segurança, etc...

  Arquiteturas incompatíveis   Exemplo: SNA e DNA, IP e X.25

  Não sempre óbvio quais camadas devem ser interligadas e

como.

  Mudanças rápidas em custo e desempenho   Custo de interconexão > banda.

(48)

95

Elementos de Interconexão

em várias camadas:



 

Repetidores

na camada física (layer1).



 

“

Hubs

” (*), pontes (

bridges

) e

switches

na

camada de acesso ao meio (layer2).



 

Roteadores

na camada de rede (layer3).



 

Gateways de aplicação (“layer 7”).

(*) Atenção: “hub” é um termo muito genérico... atenção à observação do professor...

96

Meta: determinar melhor caminho (seqüência de roteadores) pela rede, desde a origem ao destino.

protocolo de roteamento

Roteamento

Abstração de grafo para

algoritmos de roteamento:

 

Nós do grafo são roteadores.

 

Arestas do grafo são os

enlaces físicos.

  Custos do enlace

: retardo,

financeiro, risco, ou

congestionamento

. A E D C B F 2 2 1 3 1 1 2 5 3 5  

Caminho “melhor”:

  Tipicamente significa caminho de menor custo.

  Outras definições são

(49)

Grafo: G = (N,E)

N = conjunto de roteadores = { u, v, w, x, y, z }

E = conjunto de links ={ (u,v), (u,x), (v,x), (v,w), (x,w), (x,y), (w,y), (w,z), (y,z), (u,w) }

•  A abstração de grafo é útil em outros contextos de rede.

•  Exemplo: P2P, em que N é o conjunto de peers e E é o conjunto de

conexões TCP

Abstração em grafo

Custo do caminho (x1, x2, x3,…, xp) = c(x1,x2) + c(x2,x3) + … + c(xp-1,xp)

Questão: Qual é o caminho de menor custo entre u e z ?

Algoritmo de roteamento: é algoritmo que encontra o caminho de

menor custo, ou melhor caminho possível.

Abstração do gráfico:

custo

• c(x,x’) = custo do link (x,x’)

• Ex: c(w, z) = 5

•  Exemplo de custo: pode ser sempre o mesmo, relativo à distância, ou então inversamente relacionado à largura de banda ou ao congestionamento.

(50)

99

Uma introdução aos algoritmos

de roteamento

Tipos de algoritmos de roteamento



 

Duas classificações principais.

 

Quanto ao tipo da informação.

 

Quanto à mudança das rotas.



 

Veremos em seguida...

(51)

101

Classificação de Algoritmos de Roteamento (1)

Classificação 1:

Informação global ou descentralizada ?

Global:

  Todos roteadores têm informações completas de topologia,

distância e custos dos enlaces.

  Algoritmos de “estado de enlaces” (link state - LS).

Descentralizada:

  Roteador conhece vizinhos diretos, e custos até eles.

  Processo iterativo de cálculo, e troca de informações com

vizinhos.

  Algoritmos de “vetor de distâncias” (distance vector - DV).

Classificação de Algoritmos de Roteamento (2)

Classificação 2: Estático ou dinâmico?

Estático:

 

Usado quando as rotas mudam lentamente ou

raramente.

  Tipicamente para sistemas de borda (edge routers) ou

que possuem um ou poucos links de entrada/saída.

Dinâmico:

 

Usado quando as

rotas mudam mais rapidamente

.

  Tipicamente para sistemas de núcleo (core routers),

com vários links e várias conexões.

  Atualização periódica automática.

•  em resposta a mudanças nos custos, ou disponibilidade ou estado (link down ou up) dos enlaces.

(52)

Algoritmos de roteamento

Introdução aos algoritmos mais usados

103

Algoritmos de roteamento



 

Veremos dois algoritmos principais:

 

Link State e Distance Vector.



 

Link state:

 

Informação Global.

 

Algoritmo de Dijskstra



 

Distance vector:

 

Informação Descentralizada

 

Equação de Bellman-Ford.

104

(53)

105

Roteamento

Link-state

Usa o Algoritmo de Dijkstra para calcular melhor caminho.

 

Premissa: Topologia da rede e custo de todos os enlaces

são conhecidos por todos os nós.

 

Implementado via “

link state broadcast

”.

 

Todos os nós têm a mesma informação.

 

Todos os nós têm uma visão igual e completa

da rede.

 

Calcula caminhos de menor custo de uma origem para

todos os outros nós destinos.

  Fornece uma tabela de roteamento para aquele nó (origem).  

Convergência: após

k

iterações, conhece o caminho de

menor custo para todos os

k

nós de destino.

Notação do algoritmo de Dijkstra



 

C(i,j):

custo do enlace do nó i até o nó j.

  Custo é infinito se não houver ligação entre i e j.



 

D(

v

):

menor custo atual entre a origem e o destino V,

até a presente iteração do algoritmo.



 

p(

v

):

Predecessor de v  nó anterior (vizinho) a

v

ao

longo do caminho de menor custo

atual

da origem até o

destno v.

  Exemplo: p(A) Lê-se: “predecessor de A” ou “passando por”.



 

N’:

subconjunto de nós 

vai formando o conj. de menor custo.

  v pertence a N’ se o caminho de menor custo entre a fonte e v for

(54)

Algoritmo de Dijsktra em palavras:



 

Para um determinado nó:

 

Iniciar só com o custo dos valores dos

vizinhos

diretos.



 

Ir anexando, um a um, cada nó do conjunto.

 

Cada vez que anexar um novo nó ao conjunto, calcular

os menores caminhos conhecidos para o nó sob

análise, até

cada destino

.

  Ou seja, cada vez que eu adiciono um nó w ao conjunto,

devo obter D(v) para cada v vizinho de w, desta forma:



 

D(v) = min{ D(v), D(w) + c(w,v) }

•  novo custo para v  é ou o velho custo para v, ou o menor

custo de caminho conhecido para w (antecessor de v) mais o custo de w a v. 107 unesp - IBILCE - SJRP 108

Algoritmo de Dijsktra s

1 Inicialização: 2 N’ = {u} 3 para todos os nós v 4 se v for um vizinho de u 5 então D(v) = c(u,v) 6 senão D(v) = infinito 7

8 Loop para cada nó

9 Ache w não pertencente a N’, tal que D(w) é um mínimo. 10 Adicione w a N’.

11 Atualize D(v) para cada v vizinho de w, e ainda não pertencente a N’:

12  D(v) = min{ D(v), D(w) + c(w,v) }

13 

13 /* novo custo para v é: ou o velho custo para v, ou o menor 14 custo de caminho conhecido para w, mais o custo de w a v */

(55)

109

Exemplo: Rodando o Algoritmo de Dijkstra’s para o nó

A:

Passo 0 1 2 3 4 5 início N’ A AD ADE ADEB ADEBC ADEBCF D(B),p(B) 2,A 2,A 2,A D(C),p(C) 5,A 4,D 3,E 3,E D(D),p(D)

1,A D(E),p(E) infinito 2,D D(F),p(F) infinito infinito 4,E 4,E 4,E

•  Calculando os caminhos de menor

custo de A até todos os destinos

possíveis.

•  Lembrando: p(x)  predecessor de x ao longo do caminho de menor custo atual.

• Cada linha da tabela fornece os valores das variáveis do algoritmo ao final da iteração. A E D C B F 2 2 1 3 1 1 2 5 3 5 unesp - IBILCE - SJRP

Exemplo: Algoritmo de Dijkstra’s

Passo 0 1 2 3 4 5 início N A AD ADE ADEB ADEBC ADEBCF D(B),p(B) 2,A 2,A 2,A D(C),p(C) 5,A 4,D 3,E 3,E D(D),p(D) 1,A D(E),p(E) infinito 2,D D(F),p(F) infinito infinito 4,E 4,E 4,E A E D C B F 2 2 1 3 1 1 2 5 3 5 _{E isso continua…}

(aqui está apenas para o menor custo de “A”

(56)

111

Exemplo: Algoritmo de Dijkstra’s

Passo 0 1 2 3 4 5 início N A AD ADE ADEB ADEBC ADEBCF D(B),p(B) 2,A 2,A 2,A D(C),p(C) 5,A 4,D 3,E 3,E D(D),p(D)

1,A D(E),p(E) infinito 2,D D(F),p(F) infinito infinito 4,E 4,E 4,E A E D C B F 2 2 1 3 1 1 2 5 3 5 _{Menor custo de A} até C é 3 e passa por E. Depois sabe-se qual

o menor custo de A até E e por onde ele

passa... etc...

Resultado da tabela de repasse em

A

:

112 A E D C B F 2 1 1 1 2 Destino: Link: B (A,B) C (A,D) D (A,D) E (A,D) F (A,D)

Caminhos de menor custo resultantes, e a

tabela de repasse para o nó A.

(57)

113

Discussão do Algoritmo de Dijkstra

Complexidade do Algoritmo:

N nós

 

Cada iteração: precisa verificar todos os nós w, que

não estão em N.

 

N(N+1)/2 comparações  Ordem de (N**2):*

Oscilações possíveis:

  Total de tráfego transportado in/out (diferentes).

  Para este curso vamos assumir que os custos são os mesmos em ambos os sentidos (são simétricos).

A D C B 2+e 0 e 0 1+e1

Custos assimétricos tornam o problema bem mais complicado  não serão considerados aqui.

Roteamento Distance Vector (1)



 

Enquanto o LS usa

informação global

, o DV é

iterativo, assíncrono e distribuído.

Iterativo:

 

Continua até que os nós não troquem mais informações.

  Self-terminating não há sinal de parada.

Assíncrono:

 

Os nós não precisam trocar informações

simultaneamente

!

Distribuído:

 

Cada nó se comunica

apenas com os seus vizinhos

,

(58)

Roteamento Distance Vector (2)



 

Equação de Bellman-Ford (B-F) define:

d

_x

(y)

 menor custo do caminho de

x

até

y

Então:

d

_x

(y) = min

_v

{c(x,v) + d

_v

(y) }

Onde min é calculado sobre

todos os vizinhos v de x.

d

_u

(z)

= min { c(u,v) + dv(z), c(u,x) + d_x(z), c(u,w) + d_w(z) } = min { 2 + 5, 1 + 3, 5 + 3 } = 4

O nó que atinge o mínimo é o próximo salto no caminho mais curto

da origem até o destino até ➜ resulta na tabela de roteamento.

Calculando o menor caminho de u até z com a

equação B-F diz que:

Roteamento Distance Vector (3)

Vemos que:

d

_v

(z) = 5

d

_x

(z) = 3

d

_w

(z) = 3

(59)

O que é o Vetor de Distâncias



 

D

_x

= [ D

_x

(y): y em N ]



 

Vetor de distâncias do nó x é um conjunto.



 

É um conjunto contendo todas as

estimativas de custos de x até todos os

outros nós y em N.

117

O que cada nó mantém:



 

Cada nó x mantém os seguintes dados de

roteamento:

1. O custo

c(x,v)

até cada vizinho v, diretamente

conectado.

2. O

vetor de distâncias dele (nó x)

, contendo a

estimativa dos custos de x até todos os destinos

y em N.

3. Os

vetores de distâncias de seus vizinhos

para

cada vizinho v de x:

D

_v

= [ D

_v

(y): y em N ]

.

(60)

Ideia básica:

 

Cada nó

envia periodicamente o

seu de vetor de

distância

aos seus vizinhos

.

 

Ou seja, quais os custos ele tem até os destinos

para os quais ele conhece.

 

Quando o nó x recebe nova estimativa do vizinho,

ele atualiza sua tabela usando a equação B-F:

D

_x

(y) = min

_v

{c(x,v) + D

_v

(y)} para cada nó y ∊

N. • Em condições normais, a estimativa D

x

(y) converge

para o menor custo atua.

Algoritmo

Distance Vector

120

Roteamento Vetor-Distância: Resumo

Iterativo, assíncrono: cada iteração local é causada por:   Mudança de custo dos

enlaces locais.

  Mensagem do vizinho: seu

caminho de menor custo para o destino mudou. Distribuído:

  Cada nó notifica seus

vizinhos apenas quando seu

menor custo para

algum destino

mudar:

  Vizinhos notificam seus

vizinhos, e assim por diante…

espera por mudança no

custo dos enlaces locais, ou mensagem do vizinho.

recalcula tabela de

distâncias.

se o caminho de menor custo para algum destino

mudou, notifica vizinhos.

Cada nó:

(61)

121 unesp - IBILCE - SJRP X Z 1 2 7 Y

Exemplo: algoritmo vetor-distância (1/3)

DA_{(B,C)=C(A,C) + min} w{DC(B,w)} DX_{(Z,Y)=C(X,Y) + min} w{DY(Z,w)} = 2 + min {DY_{(Z,X)} = 2 + inf} {DY_{(Z,Y)} = 2 + loop} {DY_{(Z,Z)} = 2 + 1} = 2 + min {inf, loop,1} = 3

fórmula

(62)

123 X Z 1 2 7 Y

D (Y,Z) X = c(X,Z) + min {D (Y,w)} _w = 7+1 = 8

Z

Exemplo: algoritmo vetor-distância (2/3)

Atualizando custo de X até Y passando por Z

124

Exemplo: algoritmo vetor-distância(3/3)

X Z 1 2 7 Y Custo para Y não mudou. Custo para Z Mudou. Avisa !

(63)

125

Exemplo de Tabela de Distância

A E D C B 7 8 1 2 1 2

D (C,D)

E = c(E,D) + min {D (C,w)}_w D = 2+2 = 4

D (A,D)

E = c(E,D) + min {D (A,w)}_w D = 2+3 = 5

D (A,B)

E c(E,B) + min {D (A,w)}B

w

=

= 8+6 = 14

DX(Y,Z) = c(X,Z) + minw{ DZ (Y,w) }

Custo de E até A dado que o primeiro passo ao longo do caminho é D: é o custo de ir de E até D, mais qualquer que seja o custo

mínimo de ir de D até A.

Note que o caminho menor de D até A é 3 e

esta rota passa novamente por E !

Por que não é 15 ??

Exemplo de Tabela de Distância

A E D C B 7 8 1 2 1 2

D ()

A

B

C

D

A

1

7

6

4 B

14

8

9

11 D

5

4

2

E custo via nó vizinho

de st in o

D (C,D)

E = c(E,D) + min {D (C,w)}_w D = 2+2 = 4

D (A,D)

E c(E,D) + min {D (A,w)}D

w

=

= 2+3 = 5

D (A,B)

E = c(E,B) + min {D (A,w)}_w B = 8+6 = 14