Estrutura de um Pacote IPv4 – Redes de Computadores

Estrutura de um Pacote IPv4

Na camada de Internet da pilha TCP/IP, os dados provenientes da camada de transporte são empacotados em PDUs denominadas pacotes.

Na camada física, esses pacotes serão encapsulados em quadros (frames) para envio pelo meio de transmissão.

Um pacote IPv4 é composto por um cabeçalho e um campo de dados, que contém os dados provenientes da camada superior (transporte). A estrutura de um pacote IPv4, incluindo cabeçalho e campo de dados,  é mostrada na figura a seguir:

Estrutura de um Pacote IP - Cabeçalho e Dados

A seguir, vamos descrever cada um dos campos encontrados no pacote IPv4.

Campos do pacote IP

  • Versão: Indica a versão do protocolo IP que está sendo usado. Para o protocolo IPv4, o valor 4 é utilizado neste campo.
  • Tamanho do cabeçalho (IHL, Internet Header Length): Indica o comprimento do cabeçalho do pacote em número de palavras de 32 bits (bits existentes no cabeçalho / 32). Como o campo de opções pode ter tamanho variável, é importante registrar aqui o tamanho do cabeçalho, para que seja possível definir onde ele termina, e onde se inicia o campo de dados. Para um pacote que não usa nenhuma opção, o valor do IHL será de 160 / 32 = 5, sendo que 160 é o somatório de bits que compõem o cabeçalho do pacote.
  • DSCP: Differentiated Services Code Point. Esse campo originalmente era definido como ToS (Type of Service / Tipo de Serviço). É utilizado por tecnologias que necessitem de streaming de dados em tempo-real, como por exemplo VoIP (Voz sobre IP).
  • ECN: Explicit Congestion Notification, este campo permite uma notificação fim-a-fim de congestionamento de rede sem descartar pacotes. É um campo de uso opcional.
  • Tamanho Total: Define o tamanho total do pacote em bytes, incluindo o cabeçalho e o campo de dados.
  • Identificação: Identifica o Datagrama (pacote) IP por meio de um número de identificação sequencial.
  • Flags: Usado para controlar a fragmentação dos pacotes. Possui 3 bits, com o seguinte significado (do maior para o menor):
    • Bit 0: O primeiro bit é sempre 0 (reservado).
    • Bit 1: DF (Don´t Fragment), quando ativado indica que o datagrama não pode ser fragmentado. Se a fragmentação for requerida na rede e este bit estiver ativado, o pacote será descartado.
    • Bit 2: MF (More Fragments):Indica o último fragmento: quando o bit for 1, há mais fragmentos depois dele; quando for 0, ele é o último fragmento do conjunto do pacote.
  • Offset do Fragmento: Determina a ordem dos fragmentos. Especifica o deslocamento relativo de um fragmento em particular em relação ao início do pacote IP original, sem fragmentação. O primeiro fragmento possui offset igual a zero.
    É medido em blocos de oito bytes.
  • Tempo de Vida (TTL): Tempo de vida máximo do Datagrama. Impede que um pacote se perca em uma rede (Internet) e entre em loop infinito entre os roteadores. Atualmente seu valor corresponde a saltos de roteadores (hops). Toda vez que um pacote passa por um roteador, o valor desse campo é decrementado (subtrai-se 1). Quando um roteador recebe um pacote cujo TTL é igual a 0, o pacote é descartado, evitando sua permanência infinita na rede.
  • Protocolo: Indica o protocolo (presente no campo de dados) que pediu o envio do datagrama, através de um código numérico. Os códigos são definidos pela RFC 790.
  • Checksum do Cabeçalho: Usado para verificação de erros no cabeçalho do datagrama. Quando um pacote chega em um roteador, o roteador calcula o checksum do cabeçalho e compara o valor obtido com o valor armazenado nesse campo. Se os valores não baterem, significa que houve erro durante a transissão dos dados, e o pacote é descartado.
    Toda vez que um pacote passa por um roteador, um novo checksum deve ser calculado e armazenado neste campo, pois os roteadores alteram o conteúdo do cabeçalho IP ao decrementar o campo de TTL.
  • Endereço IP de Origem: Endereço IP do remetente do pacote. Esse endereço pode ser alterado por um roteador se for utilizado um serviço de tradução de endereços, como o NAT.
  • Endereço IP de Destino: Endereço IP do destinatário do pacote. Esse endereço também pode ser alterado por um roteador se for utilizado um serviço de tradução de endereços, como o NAT.
  • Opções + Pad: Campo opcional. Usado em situações de teste e verificação de erros na rede. As duas funções mais importantes desse campo são traçar a rota de rede que está sendo usada da origem até o destino (traceroute) e marcar o horário com que o datagrama passa por cada roteador da origem até o destino (timestamp)
  • Dados: São os dados que o datagrama está carregando, com o limite de 64 kB. Os dados não fazem parte do cálculo do checksum do cabeçalho. Os protocolos mais comuns encontrados no campo de dados são o TCP, UDP, ICMP, IGMP e OSPF, entre outros.

Na próxima lição vamos abordar a Fragmentação de Pacotes IP.

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Sobre Fábio dos Reis (1338 Artigos)
Fábio dos Reis trabalha com tecnologias variadas há mais de 25 anos, tendo atuado nos campos de Eletrônica, Telecomunicações, Programação de Computadores e Redes de Dados. É um entusiasta de Unix, Linux e Open Source em geral, adora Eletrônica e Música, e estuda idiomas, além de ministrar cursos e palestras sobre diversas tecnologias em São Paulo e outras cidades do Brasil.
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