Camada de Rede – Modelo OSI

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Tecnologia em Análise e 
Desenvolvimento de Sistemas
Rede de Computadores
Cap. 5 CISCO
Camada de Rede – Modelo OSI
 
Objetivos
 Dentificar o papel da camada de rede quando ela descreve a 
comunicação de um dispositivo final com outro dispositivo final.
 Analisar o protocolo mais comum da camada de rede, o Internet 
Protocol (IP), e seus recursos para proporcionar serviços melhores e 
sem conexão.
 Entender os princípios usados para orientar a divisão, ou 
agrupamento, dos dispositivos em redes.
 Entender o endereçamento hierárquico dos dispositivos e como isso 
possibilita a comunicação entre as redes.
 Entender os fundamentos das rotas, endereços de próximo salto e 
encaminhamento de pacotes a uma rede de destino.
 
Camada de Rede – Comunicação host a 
host
 A camada de rede, ou Camada 3 do OSI, 
fornece serviços para realizar trocas de 
fragmentos individuais de dados na rede entre 
dispositivos finais identificados. EX.:
 Endereçamento
 Encapsulamento
 Roteamento
 Decapsulamento
 
Endereçamento
Primeiro, a camada de rede precisa fornecer o 
mecanismo de endereçamento destes 
dispositivos finais. Se fragmentos individuais de 
dados precisam ser direcionados a um 
dispositivo final, este dispositivo precisa ter um 
endereço único.
 
Encapsulamento
Em segundo lugar, a camada de rede precisa fornecer o 
encapsulamento. Além da necessidade dos dispositivos serem 
identificados com um endereço, os fragmentos individuais (as 
PDUs da camada de rede) também devem conter estes 
endereços. 
Durante o processo de encapsulamento, a camada 3 recebe a 
PDU da camada 4 e acrescenta um cabeçalho ou rótulo da 
camada 3 para criar uma PDU da camada 3. 
 
Roteamento
Em seguida, a camada de rede precisa fornecer serviços 
para direcionar estes pacotes a seu host de destino. Os 
hosts de origem e de destino nem sempre estão conectados 
à mesma rede. 
Os dispositivos intermediários que conectam as redes são 
chamados roteadores. O papel do roteador é selecionar o 
caminho e direcionar os pacotes a seus destinos. Este 
processo é conhecido como roteamento.
 
Decapsulamento
Finalmente, o pacote chega ao host de destino e é 
processado na camada 3. 
O host examina o endereço de destino para varificar se o 
pacote estava endereçado para este dispositivo. 
Se o endereço estiver correto, o pacote é 
desemcapsulado pela camada de rede e a PDU da 
camada 4 contida no pacote é passado para o serviço 
apropriado da camada de transporte. 
 
Protocolos da Camada de Rede
Os protocolos implementados na camada de rede que transportam 
os dados de usuários incluem:
Internet Protocol version 4 (IPv4)
Internet Protocol version 6 (IPv6)
Novell Internetwork Packet Exchange (IPX) (Novell protocolo 
proprietário - compartilhamento de arquivos, impressão, etc.)
AppleTalk (Apple)
Connectionless Network Service (CLNS/DECNet) (DEC – criou a 
primeira rede com arquitetura peer-to-peer)
 
O Papel do IPv4
Atualmente, a versão 4 do IP (IPv4) é a versão mais 
utilizada. Este é o único protocolo da camada 3 usado 
para levar dados de usuários através da Internet.
A versão 6 do IP (IPv6) foi desenvolvida e está sendo 
implementada em algumas áreas. O IPv6 vai operar 
simultaneamente com o IPv4 e poderá substituí-lo no 
futuro. 
 
O Papel do Ipv4 - Características básicas do IPv4:
 
O Protocolo Ipv4 – Sem Conexão
Um exemplo de comunicação sem conexão é 
enviar uma carta a alguém sem notificar o 
destinatário com antecedência. 
As comunicações de dados sem conexão 
funcionam sob o mesmo princípío. Os pacotes 
IP são enviados sem notificar o host final de 
que eles estão chegando.
 
O Protocolo Ipv4 – Sem Conexão
 
O Protocolo Ipv4 – Sem Conexão
 
Serviço de Melhor Esforço (não confiável)
O protocolo IP não onera o serviço IP ao proporcionar 
confiabilidade. Em comparação com um protocolo confiável, o 
cabeçalho IP é menor. O transporte destes cabeçalhos menores 
requer menos overhead. Menos overhead significa menos 
atraso na entrega.
A missão da camada 3 é transportar os pacotes entre os hosts, e 
ao mesmo tempo sobrecarregar a rede o menos possível. 
 
Serviço de Melhor Esforço (não confiável)
 
Independente do Meio Físico
A camada de rede também não fica sobrecarregada com as 
características do meio físico em que os pacotes serão 
transportados. O IPv4 e o IPv6 operam 
independentemente do meio físico que transporta os dados 
nas camadas inferiores da pilha de protocolo.
É responsabilidade da camada de Enlace de Dados do OSI 
pegar um pacote IP e prepará-lo para transmissão pelo 
meio físico de comunicação. Isso quer dizer que o 
transporte de pacote IP não está limitado a nenhum meio 
físico particular.
 
Independente do Meio Físico
 
Empacontando a PDU da Camada de 
Transporte
O IPv4 encapsula ou empacota o segmento ou datagrama da 
camada de transporte para que a rede possa entregá-lo ao 
host de destino. Clique nas etapas da figura para visualizar 
este processo. O encapsulamento IPv4 permanece no lugar 
desde o momento em que o pacote deixa a camada de rede 
do host de origem até que ele chegue à camada de rede do 
host de destino.
O processo de encapsulamento de dados pela camada 
possibilita que os serviços nas diferentes camadas se 
desenvolvam e escalem sem afetar outras camadas.
 
Empacontando a PDU da Camada de Transporte
 
Empacontando a PDU da Camada de Transporte
 
Empacontando a PDU da Camada de Transporte
 
Empacontando a PDU da Camada de Transporte
O roteamento realizado por estes dispositivos 
intermediários considera somente os conteúdos do 
cabeçalho do pacote que encapsula o segmento.
Em todos os casos, a porção de dados do pacote (ou 
seja, a PDU encapsulada da camada de transporte) 
permanece inalterada durante os processos da 
camada de rede.
 
Cabeçalho de Pacote IPv4
Estes campos contêm valores binários que os serviços IPv4 usam 
como referência ao enviarem pacotes através da rede.
 
Redes – Separando Hosts em Grupos 
Comuns
Uma das principais funções da camada de rede é 
fornecer um mecanismo para o endereçamento de 
hosts. Como o número de hosts da rede cresce, é 
necessário um maior planejamento para gerenciar e 
fazer o endereçamento da rede.
 
Redes – Separando Hosts em Grupos 
Comuns
 
Melhorando o Desempenho
Um maior número de hosts conectados a uma única rede 
pode produzir volumes de tráfego de dados que podem 
forçar, quando não sobrecarregar, os recursos de rede como 
a largura de banda e a capacidade de roteamento.
Além das próprias comunicações de dados entre hosts, o 
gerenciamento da rede e o tráfego de controle (overhead) 
também aumentam com o número de hosts. Um contribuinte 
signficativo para este overhead pode ser os broadcast.
 
Melhorando o Desempenho
 
Segurança
A segurança de redes é implementada em um 
dispositivo intermediário (um roteador ou aplicação de 
firewall) no perímetro da rede. A função de firewall 
realizada por este dispositivo permite que somente os 
dados confiáveis e conhecidos acessem a rede.
 
Segurança
 
Gerenciamento de Endereços
A divisão de grandes redes de modo que os hosts que precisam 
se comunicar sejam reunidos reduz o overhead desnecessário de 
todos os hosts que precisam conhecer todos os endereços. 
Para todos os outros destinos, os hosts precisam saber apenas o 
endereço de um dispositivo intermediário, ao qual eles enviam 
pacotes para todos os outros endereços de destino. Este 
dispositivo intermediário é chamado gateway. O gateway é um 
roteador em uma rede que funciona como saída
dessa rede.
 
Gerenciamento de Endereços
 
Endereçamento Hierárquico
Para suportar as comunicações de dados nas 
conexões de redes, os esquemas de 
endereçamento da camada de rede são 
hierárquicos.
 
Endereçamento Hierárquico
 
Dividindo as Redes
Se uma grande rede precisa ser dividida em redes menores, 
podem ser criadas camadas adicionais de endereços. O uso 
do endereçamento hierárquico significa que os níveis 
superiores de endereço são conservados, com um nível de 
sub-rede e por último o nível de hosts.
A primeira parte identifica a rede e a segunda parte identifica 
um host nesta rede. As duas partes são necessárias para um 
endereço IP completo. 
 
Dividindo as Redes
 
Roteamento
Quando um host precisa se comunicar com outra 
rede, um dispositivo intermediário ou roteador 
atua como gateway para a outra rede. 
Como parte de sua configuração, um host possui 
um gateway padrão definido. 
 
Roteamento
 
Roteamento
A função da camada de rede é transferir os dados 
do host que os originou para o host que os 
utilizará. Durante o encapsulamento no host de 
origem, um pacote IP é construído na camada 3 
para transportar a PDU da camada 4.
 
Roteamento
 
Roteamento
O gateway, também conhecido como gateway 
padrão, é necessário para enviar um pacote 
para fora da rede local. Se a porção de rede do 
endereço de destino do pacote for diferente da 
rede do host de origem, o pacote terá que ser 
roteado para fora da rede original.
 
Roteamento
 
Pacotes de Dados São Gerenciados
Uma rota para pacotes para destinos remotos é 
acrescentada com o uso do endereço do gateway padrão 
como o próximo salto. Embora isso não seja feito 
geralmente, um host também pode ter suas rotas 
acrescentadas manualmente por meio de configurações.
 
Pacotes de Dados São Gerenciados
 
Pacotes de Dados São Gerenciados
Um host cria as rotas usadas para encaminhar os 
pacotes que gera. Estas rotas derivam da rede 
conectada e da configuração do gateway 
padrão. 
 
Pacotes de Dados São Gerenciados
 
Encaminhamento de Pacotes
O roteamento é feito pacote por pacote e salto a salto. Cada 
pacote é tratado independentemente em cada roteador ao 
longo do caminho. A cada salto, o roteador examina o 
endereço IP de destino de cada pacote e então checa a 
tabela de roteamento procurando as informações de 
encaminhamento.
 
Encaminhamento de Pacotes
 
Roteamento Estático
As rotas para redes remotas com os próximos 
saltos associados podem ser configuradas 
manualmente no roteador. Isso é conhecido 
como roteamento estático. Uma rota padrão 
também pode ser configurada estaticamente.
 
Roteamento Estático
 
Exercício Packet Tracer