Como os pacotes acham o caminho

Cada roteador diminui o TTL de um pacote em um. Quando chega a 0, o pacote é descartado, então um pacote preso em um laço não pode dar voltas para sempre.

Experimente o simulador antes de ler qualquer outra coisa. Ponha o TTL em 2 e aperte Enviar, depois ponha em 64 e envie de novo. Observe onde os pacotes param da primeira vez.

O que você acabou de ver: uma contagem regressiva em cada pacote

Com TTL 2, todo pacote morreu no segundo roteador que encontrou e uma mensagem vermelha voltou. Com 64, os pacotes chegaram ao servidor com 60 de sobra depois de quatro roteadores. O cabeçalho IPv4 tem um campo de 8 bits chamado Time to Live (TTL, tempo de vida), então o seu maior valor é 255. A RFC 791 diz que todo roteador deve diminuí-lo em pelo menos um, e muitos computadores começam com 64. Quando chega a 0, o roteador descarta o pacote e envia uma mensagem ICMP "Time Exceeded" (RFC 792) de volta ao remetente. Era essa a mensagem vermelha.

Para que uma contagem regressiva? Um erro nas tabelas de roteamento poderia mandar um pacote dar voltas em círculo, e sem um limite ele ocuparia as ligações para sempre. O nome fala em "tempo", e no papel a RFC 791 o mede em segundos. Mas todo roteador tira pelo menos um, então na prática ele funciona como uma contagem de saltos. O IPv6 deu ao mesmo campo um nome mais simples, Hop Limit (limite de saltos).

O botão traceroute usa essa regra para desenhar um mapa. Ele envia uma sonda com TTL 1: o primeiro roteador a descarta e responde, o que revela o endereço desse roteador. TTL 2 revela o segundo roteador, e assim por diante até o destino responder. Aperte o botão e leia a lista que ele monta. Depois corte a ligação de R1 a R3 e envie de novo para ver os pacotes seguirem outro caminho.

Cada roteador consulta uma linha em uma tabela

Nenhum roteador conhece a rota inteira do seu notebook até um servidor em outro continente. Cada um toma uma única decisão: para este endereço de destino, qual vizinho recebe o pacote em seguida? O pacote avança um salto, e o próximo roteador decide de novo. Uma rota é uma corrente dessas escolhas locais.

A decisão vem de uma tabela de encaminhamento, uma lista de prefixos, cada um com o vizinho a usar. O roteador escolhe a entrada que combina com o destino pelo prefixo mais longo, porque um prefixo mais longo é uma correspondência mais exata. Digamos que a tabela mande 203.0.0.0/16 para o vizinho B e 203.0.113.0/24 para o vizinho A. Um pacote para 203.0.113.9 combina com as duas, o /24 vence, e ele vai para A. Um pacote para 203.0.7.1 combina só com o /16, então vai para B. A maioria das tabelas também tem uma entrada padrão para todo o resto; em um roteador de casa, ela aponta para o provedor.

Quem escreve as tabelas

Dentro de uma mesma empresa, os roteadores informam uns aos outros o que conseguem alcançar usando protocolos de roteamento e calculam novos caminhos quando uma ligação falha. Entre as dezenas de milhares de redes separadas que formam a internet, o Border Gateway Protocol (BGP, RFC 4271) leva anúncios como "consigo alcançar 198.51.100.0/24". Quando um cabo é cortado, as rotas que passavam por ele são retiradas e o tráfego passa para o caminho que sobrou. No simulador, foi isso que aconteceu quando você cortou a ligação de R1 a R3.

A maioria dos pacotes perdidos cai de uma fila cheia

Os roteadores também fazem os pacotes esperarem. Nos momentos de pico, os pacotes chegam mais rápido do que uma ligação de saída consegue levá-los, então cada roteador mantém uma fila na memória. Quando a fila está cheia, o próximo pacote que chega é simplesmente descartado. Ninguém é avisado; o remetente só consegue perceber depois. Essa é a forma mais comum de pacotes sumirem na internet, mais comum do que um cabo cortado. Um sinal de Wi-Fi fraco também pode estragar um quadro, que então precisa ser descartado. O IP em si não promete nada. A RFC 791 diz que ele não oferece um serviço de comunicação confiável, sem confirmações e sem retransmissões. Recuperar os dados perdidos fica a cargo dos computadores nas duas pontas, e esse é o assunto da próxima unidade.

Uma foto de 3 000 000 bytes são 2055 pacotes

As ligações limitam o tamanho de um pacote. Na Ethernet, um quadro leva no máximo 1500 bytes de carga útil (RFC 894). Tire 20 bytes do cabeçalho IPv4 e 20 bytes do cabeçalho TCP, e cerca de 1460 bytes dos seus dados cabem em cada pacote. Uma foto de 3 000 000 bytes precisa, portanto, de 3 000 000 ÷ 1460 ≈ 2054.8, arredondado para cima, 2055 pacotes, e cada um é roteado por conta própria.