25/03/2019

Redes Modo Pacote: Exemplos de Multiplexação Estatística

1 – INTRODUÇÃO

No artigo nº 3 anterior, foi apresentada uma visão geral de multiplexação estatística. No presente artigo concluiremos o tema multiplexação estatística, com alguns exemplos de sua aplicação.

A multiplexação estatística é utilizada para multiplexar a comunicação entre estações e, uma vez obtida essa comunicação, é também utilizada para a multiplexação de processos entre as estações.

A multiplexação estatística de processos se realiza em níveis hierarquicamente superiores à multiplexação estatística entre as estações onde se efetivam esses processos.

2 – MULTIPLEXAÇÃO ESTATÍSTICA NA ARQUITETURA TCP/IP

Para exemplificar a hierarquização em multiplexação estatística, vamos analisar o que ocorre na arquitetura TCP/IP, considerando uma rede Ethernet como suporte ao IP, ou seja, como uma sub-rede IP.

Uma sub-rede IP é uma rede de camada 2 utilizada para interligar roteadores IP ou para conectar roteadores IP a estações finais.

A arquitetura TCP/IP, que resultou de uma simplificação da arquitetura OSI, é constituída pelas seguintes cinco camadas:

- Camada física (camada 1);
- Camada de enlace de dados (camada 2);
- Camada de rede (camada 3);
- Camada de transporte (camada 4);
- Camada de aplicação (camada 5/7).

As camadas 1 e 2 são pertencentes, na realidade, à rede de camada 2 que suporta o IP, ou seja, à rede Ethernet de suporte em nosso exemplo.

A camada 3 (onde se encontra o protocolo IP), a camada 4 (onde se encontram os protocolos TCP e UDP) e a camada 5/7 (que diz respeito às aplicações superiores), são pertinentes à rede IP. As camadas 4 e 5/7 são camadas fim a fim .

2.1 – MULTIPLEXAÇÃO ESTATÍSTICA NA CAMADA 2

Vamos considerar que uma estação MAC na rede Ethernet de suporte vá enviar um quadro MAC contendo um datagrama IP em seu interior.

Essa estação MAC pode ser uma estação final ou pode se encontrar em uma interface Ethernet residente em um roteador IP, por exemplo.

A estação MAC de origem insere, no quadro MAC, o seu próprio endereço MAC (MAC SA, ou seja, MAC source address) e o endereço MAC de destino (MAC DA, ou seja, MAC destination address). Ocorre então o primeiro nível de multiplexação estatística, no caso multiplexação entre estações MAC.

O endereço MAC DA é obtido normalmente por um processo denominado resolução de endereços, no caso a resolução (obtenção) de endereço MAC a partir do endereço IP da estação de destino.

Observa-se que nem sempre a localização do endereço MAC de destino coincide com a localização do endereço IP da estação final.

A resolução de endereços de sub-rede a partir de endereços de rede ocorre pela utilização da família de protocolos ARP (Address Resolution Protocol).

A estação MAC envelopa então o cabeçalho do LLC (Logical Link Control), que por sua vez envelopa o datagrama IP.

Como um quadro Ethernet pode conter diferentes protocolos no nível de rede, a estação MAC de origem utiliza um campo do cabeçalho LLC, referido como LSAP (Link Service Access Point), para indicar o protocolo de rede envelopado.

Assim ocorre o segundo nível de multiplexação estatística, no caso a multiplexação de processos (que são os protocolos de camada 3 envelopados pelo LLC).

Por exemplo, para indicar o IP, a codificação LSAP, com um octeto, utiliza o valor hexadecimal 06 ou 07.

Nem sempre, contudo, o LSAP é suficiente para esse papel. Nesse caso, é necessária a superposição da codificação EtherType, com dois octetos. Para isso, o LSAP usa o valor hexadecimal AA ou AB, que, via o SNAP (Subnetwork Access Protocol) e o OUI (Organizationally Unique Identifier), aciona a codificação EtherType.

O EtherType, pelos valores hexadecimal 0x0800 e 0x86DD, respectivamente, aponta o protocolo IPv4 e o protocolo IPv6.

A figura abaixo apresenta a forma pela qual o IP (o IPv4, na realidade), é indicado pela codificação EtherType.

Indicação do IPv4 pelo EtherType.

Verifica-se, nessa figura, que foi utilizado, pelo SNAP (cinco octetos), o valor de OUI (três octetos) igual a 00-00-00 (hexadecimal) para indicar o uso da codificação EtherType (dois octetos).

2.2 – MULTIPLEXAÇÃO ESTATÍSTICA NA CAMADA 3

Na camada 3 da arquitetura TCP/IP, ocorre explicitamente multiplexação estatística entre estações por meio dos endereços IP das estações finais.

Sobreposta a essa multiplexação estatística entre estações IP, ocorre a multiplexação estatística de processos destinada à indicação do protocolo de camada 4 utilizado (TCP, UDP, etc...).

Essa multiplexação estatística de processos ocorre por meio dos identificadores contidos no campo Protocolo do cabeçalho do quadro IP, com um octeto. Assim, por exemplo, o valor de protocolo igual a 6 indica o TCP e igual a 17 indica o UDP.

3 – MULTIPLEXAÇÃO ESTATÍSTICA NA CAMADA 4

Como os protocolos de camada 4 são transportados no interior de datagramas IP, não é necessária a inclusão de endereços IP em seus quadros.

Para a multiplexação estatística de processos no TCP e no UDP utiliza-se, em ambos os casos, identificadores referidos como port-numbers, com 4 octetos (2 octetos para origem e 2 octetos para destino), contidos nos cabeçalhos dos respectivos quadros.

Os processos indicados, no caso, são as aplicações superiores (referentes à camada 5/7). Lembramos que os aplicativos se encontram acima da camada de aplicação, com ela se comunicando por meio de APIs (Application Interfaces).

Assim, por exemplo, o TCP utiliza o port-number 21 para indicar o FTP (File Tranfer Protocol) e o port-number 23 para indicar o telnet.

O UDP, por sua vez, utiliza, por exemplo, o port-number 69 para indicar o TFTP (Trivial FTP).

2.4 – RESUMO

O que foi dito nos subitens acima está resumido na figura abaixo.

Visão Geral da Arquitetura TCP/IP

Observa-se que a figura acima é aplicável no caso de rede Ethernet como suporte ao IP. No caso de uso de outra rede de camada 2 como suporte ao IP, a parte inferior da figura, referente à camada 2, deve ser substituída.