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Introdução a conexões
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Introdução a conexões

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  • 1. Elementos do Modelo Genérico LUZERNA Fonte Gera o sinal a ser transmitido. Redes de Computadores Transmissor Conexões de Redes Converte os dados em sinais que podem ser transmitidos. Sistema de Transmissão Transmite os dados. Receptor Converte o sinal transmitido novamente em dados. Destino Obtém os dados transmitidos. 27/07/2007 1 27/07/2007 4 Sistema de Comunicação Exemplos de Comunicação Qualquer sistema de comunicação é Identifique as entidades nos seguintes caracterizado pela existência de um emissor modelos de comunicação: e de um receptor. Conversa telefônica. Recepção de Rádio. Recepção de TV. Professor em uma sala de aula. E-mail 27/07/2007 27/07/2007 2 5 Modelo Genérico de Redes de Comunicação Comunicação 27/07/2007 27/07/2007 3 6
  • 2. Redes de Computadores Importância das redes Importâ Serviços que têm modificado o Até pouco tempo a existência de PC ligados comportamento da sociedade em rede, não era uma solução muito usual. Comércio Eletrônico; No entanto e quase de repente a situação Conferência Eletrônica; modificou-se, permitindo a muita gente aceder a uma rede. Isto lançou alguma Vídeo-Conferência; confusão e perplexidade quanto a conceitos Telemedicina; como: Compartilhamento de recursos; Rapidez de comunicação. 27/07/2007 27/07/2007 7 10 O uso das redes O que é exatamente uma rede de Compartilhar recursos de hardware e de computadores? software; Aumentar a confiabilidade do sistema; e Propiciar a escalabilidade em termos de carga e desempenho; O que se pode fazer com ela ? Diminuir o custo com servidores; 27/07/2007 27/07/2007 8 11 Definições O uso das redes Rede de computadores: conjunto de Propiciar um meio de comunicação: sistemas autônomos, interconectados e Para acesso à informações remotas, cooperantes; Entre pessoas, Para diversão interativa. Sistema distribuído: a rede que dá suporte, Questões sociais: isto é, a existência de diversos Assuntos nos grupos de discussão; computadores, é transparente para o Responsabilidade pelo material divulgado; usuário. Privacidade na correspondência no ambiente de trabalho. 27/07/2007 27/07/2007 9 12
  • 3. Estrutura genérica Entidades Camada: conjunto de entidades Entidades representando as camadas correspondentes em sistemas distintos são denominadas entidades pares ou processos pares. Conjunto de computadores interligados, funcionando Sistema Aberto A Sistema Aberto B Sistema Aberto C individualmente ou de forma cooperativa, permitindo a Camada (N) Protocolo (N) Protocolo (N) troca de informações ou a execução de tarefas em modo compartilhado. Entidades (N) 27/07/2007 27/07/2007 13 16 Infra-estrutura de uma rede Definições Gerais transportar dados de um computador para outro Cada camada oferece serviços à camada formada por um conjunto de hardware, software e superior meio de comunicação: Hardware – equipamentos Cada camada assume a comunicação com a Software – programas camada par em outro sistema Meio de comunicação – cabos, fibra óptica, rádio, microondas, etc. 27/07/2007 27/07/2007 14 17 Organização do software Serviço Conjunto de operações que uma camada é capaz de oferecer à camada imediatamente superior no mesmo sistema Cada camada n comunica-se diretamente com as camadas n+1 e n-1 Camada de Aplicação Camada de Aplicação interfaces bem definidas permitem mudanças na forma de implementação do serviço sem afetar o funcionamento da arquitetura; nas interfaces a comunicação é realizada Camada Física Camada Física através de SAPs (pontos de acesso ao serviço). 27/07/2007 27/07/2007 15 18
  • 4. Pontos de Acesso ao Serviço Protocolo Conjunto de regras que especificam os Camada aspectos da realização do serviço ou o N+1 significado das informações sendo SAP N trocadas entre entidades pares da mesma Interface entre as camadas camada em sistemas distintos Camada n e n+1 Cada camada n comunica-se com a N camada par em outra máquina 27/07/2007 27/07/2007 19 22 Serviço Protocolo comunicações entre camadas pares em sistemas distintos - comunicação Sistema A horizontal CAMADA N+1 conjunto de regras e convenções para gerir Interface Operações Primitivas esta comunicação das Solicitação e Indicação camadas de Serviços unidades de dados de protocolo (PDU) n e n+1 CAMADA N são trocadas entre entidades pares comunicação real realizada através do nível mais baixo 27/07/2007 27/07/2007 20 23 Serviço Protocolo Objetivo de cada camada n: oferecer serviços a camada superior (n+1) e utilizar-se dos serviços da camada inferior (n-1) Isenta a camada superior dos detalhes de como o serviço é implementado Sistema A Sistema B Protocolo N Camada n fornecedora do serviço n CAMADA N CAMADA N usuária do serviço n-1 COMUNICAÇÃO VIRTUAL 27/07/2007 27/07/2007 21 24
  • 5. Características das redes locais Caracterí Geografia limitada: Interligam computadores de uma sala, prédio ou conjunto de prédios; Redes Locais, de Oferecem taxas tipicamente maiores que as Longa Distância e WAN: 10 Mbps, 100 Mbps, 1Gbps; Metropolitanas A distância curta permite estabelecer o tempo máximo de retardo nas transmissões. A transferência de dados é muito maior. 27/07/2007 25 27/07/2007 28 Redes locais de computadores Características das redes locais Caracterí LAN’s LAN’ Área de abrangência é menor. São redes utilizadas na interconexão de Geralmente estão sob a administração de equipamentos processadores com a finalidade uma única instituição ou pessoa. de troca de dados. Tais redes são denominadas locais por cobrirem apenas uma Geralmente usam redes de difusão. área limitada (10 Km no máximo, quando Algumas técnicas de comutação estão passam a ser denominadas MANs). disponíveis. 27/07/2007 27/07/2007 26 29 Redes locais de computadores Exemplo 1 de uma Rede Local LAN’s LAN’ As LANs são utilizadas para conectar estações, servidores, periféricos e outros dispositivos que possuam capacidade de processamento em uma casa, escritório, escola e edifícios próximos. 27/07/2007 27/07/2007 27 30
  • 6. Exemplo 2 de uma rede local Rede de longa distância distâ WAN Empresas geralmente contratam ou alugam canais de acordo com as suas necessidades; O compartilhamento da infra-estrutura barateia seu custo. Envolvem grandes áreas geográficas. Podem cruzar redes públicas. A velocidade é menor do que em redes locais. São mais complexas. Podem se basear em técnicas de comutação (troca) de circuito, de pacotes ou mensagens. 27/07/2007 27/07/2007 31 34 Rede de longa distância distâ Arquitetura de uma rede WAN WAN Interligam computadores em cidades, países e até continentes distintos; Geralmente são redes públicas ou de grandes companhias que prestam serviços (Brasil-Telecom); 27/07/2007 27/07/2007 32 35 Rede de longa distância distâ Rede WAN - Múltiplas rotas entre WAN estações A e C estações Oferecem taxas típicas mais baixas que as redes locais: 9600bps, 64Kbps, 1.5Mbps 2Mbps, 34 Mbps, 155 Mbps; Envolvem infra-estrutura dispendiosa: fios, cabos, centrais comutadoras, cabos submarinos, sistemas de rádio terrestre ou de satélite; 27/07/2007 27/07/2007 33 36
  • 7. Aplicações de redes WAN Redes metropolitanas MAN Infra-estrutura da rede mundial: Internet; Sua utilização é para distâncias intermediárias, Comércio eletrônico e marketing; tais como escritórios ou prédios em uma mesma Correio eletrônico; cidade ou em um campus universitário. Interligação de Universidades e centros de Nesse caso, redes comutadas (WAN) não pesquisa; apresentam uma boa relação custo/benefício. Interligação das filiais de uma empresa; Oferecem uma possibilidade de crescimento Novas aplicações baseadas em serviços estruturado. integrados. Ex.: telemedicina. 27/07/2007 27/07/2007 37 40 Exemplo1 de Redes WAN Características das redes MAN Caracterí Utilizam tecnologias semelhantes às LAN’s; São otimizadas para distâncias intermediárias; Apresentam um tempo de retardo e taxa de erros um pouco maiores que as LAN’s; Otimizam a relação custo/benefício: oferecem taxas superiores às das WAN’s, por custos semelhantes ao das LAN’s. 27/07/2007 27/07/2007 38 41 Exemplo 2 de Rede WAN Aplicações das redes MAN Aplicações Interligação entre as LAN’s nos escritórios de uma empresa, e a WAN nas centrais de comutação. Interligação de LAN’s com uma distância que cobre uma cidade, ou campus. 27/07/2007 27/07/2007 39 42
  • 8. Exemplo de rede MAN - prédios pré Topologias de Rede na mesma cidade ou campus A topologia da rede é um nome dado ao arranjo dos cabos usados para interconectar os clientes e servidores. A topologia refere-se ao "layout físico" e ao meio de conexão dos dispositivos na rede, ou seja, como estes estão conectados. 27/07/2007 27/07/2007 43 46 Exemplo LAN, MAN e WAN: Topologias de Rede As conexões físicas entre os distintos nós de uma rede formam um grafo que define sua topologia. Da topologia dependem vários fatores na rede, como a Operação, Manutenção, Facilidade de expansão e Facilidade de detecção de nós com falha. 27/07/2007 27/07/2007 44 47 Topologias de Rede Uma topologia organiza os enlaces entre os TOPOLOGIAS DE REDES elementos comunicantes. Ligações ponto-a-ponto: existe uma ligação direta entre duas entidades comunicantes. Ligações multiponto: mais do que dois dispositivos compartilham o mesmo meio de transmissão. Têm influência no desempenho, expansão e confiabilidade da rede. 27/07/2007 45 27/07/2007 48
  • 9. ANEL BARRAMENTO 27/07/2007 27/07/2007 49 52 ANEL BARRAMENTO • Se uma estação pára, todas param; • Todas as estações se ligam a um mesmo • Unidirecionais ou seja Sentido único de meio de transmissão; transmissão; • Interfaces são passivas – falhas não • As mensagens circulam por todo o anel até causam a parada total do sistema. serem retiradas pelo nó de destino ou • Bastante comum nas redes locais. retornarem à origem. • Baseadas no sistema de difusão • Ligações ponto-a-ponto. (propagação). 27/07/2007 27/07/2007 50 53 Comutação por Pacotes BARRAMENTO Na comutação por mensagens não existe um • Cada estação conectada à barra pode caminho físico exclusivo entre emissor e ouvir as outras estações. receptor. Mensagens são roteadas por pontos intermediários (roteadores). • Deve existir um mecanismo de controle de acesso à barra. Comutação por pacotes é semelhante à comutação por mensagens, mas as unidades • Em algumas arquiteturas a falha de uma de dados são menores. estação não causará a parada da rede. 27/07/2007 27/07/2007 51 54
  • 10. ESTRELA Arquitetura de Redes HUB 27/07/2007 27/07/2007 58 55 ESTRELA Arquiteturas de Redes • Monitoramento centralizado o nó central Quando as redes de computadores surgiram, pode ser um concentrador ou um chaveador as soluções eram, na maioria das vezes, (switch, hub); ; proprietárias, isto é, uma determinada • Mais tolerante a falhas; tecnologia só era suportada por seu • Cada nó é interligado à um nó central nó nó fabricante. Não havia a possibilidade de se (mestre), através do qual todas as atravé misturar soluções de fabricantes diferentes. mensagens devem passar. 27/07/2007 27/07/2007 56 59 ESTRELA Modelo OSI • Falhas no nó central ocasionarão a Para facilitar o processo de padronização e obter parada da rede. interconectividade entre máquinas de diferentes • Expansão limitada à capacidade do nó sistemas operacionais, a Organização central. Internacional de Padronização - ISO aprovou, no início dos anos 80, um modelo de referência para permitir a comunicação entre máquinas heterogêneas, denominado OSI (Open Systems Interconnection). 27/07/2007 27/07/2007 57 60
  • 11. Modelo OSI Grupos do Modelo OSI Esse modelo serve de base para qualquer A camada de transporte é responsável por tipo de rede, seja de curta, média ou longa pegar os dados recebidos pela rede e distância. repassá-los para as camadas de aplicação de uma forma compreensível, isto é, ela pega os pacotes de dados e transforma-os em dados quase prontos para serem usados pela aplicação. 27/07/2007 27/07/2007 61 64 Composto de 7 Camadas Grupos do Modelo OSI As camadas de aplicação, que são camadas de alto nível, colocam o dado recebido em um padrão que seja compreensível pelo programa (aplicação) que fará uso desses dados. - Enlace 27/07/2007 27/07/2007 62 65 Grupos do Modelo OSI Encapsulamento As camadas do modelo OSI podem ser Na transmissão de um dado, cada camada divididas em três grupos: aplicação, transporte pega as informações passadas pela camada e rede. As camadas de rede se preocupam superior, acrescenta informações pelas quais com a transmissão e recepção dos dados ela seja responsável e passa os dados para através da rede e, portanto, são camadas de baixo nível. a camada imediatamente inferior. Esse processo é conhecido como encapsulamento. 27/07/2007 27/07/2007 63 66
  • 12. Exemplo Comunicação Arquitetura OSI Um usuário que pede para o seu programa de e-mail baixar os seus e-mails, na verdade está Quando uma camada de transporte fazendo com que o seu programa de e-mail transmissora, por exemplo, obtém uma inicie uma transmissão de dados com a mensagem da camada de sessão, ela anexa camada 7 – Aplicação – do protocolo usado, um cabeçalho de transporte e o envia à pedindo para baixar os e-mails do servidor de camada de transporte de recepção.Trata-se e-mails. apenas de um detalhe técnico o fato de que ela na verdade deve transferir a mensagem para a camada de rede de sua própria máquina. 27/07/2007 27/07/2007 67 70 Exemplo Diferença de Quadros e Pacotes Essa camada processa esse pedido, Um quadro é um conjunto de dados enviado acrescenta informações de sua competência, através da rede, de forma mais “bruta” ou, e passa os dados para a camada melhor dizendo, de mais baixo nível. Dentro imediatamente inferior, a camada 6 (Apresentação). Esse processo continua até a de um quadro encontramos informações de camada 1 (Física) enviar o quadro de dados endereçamento físico, como, por exemplo, o para o cabeamento da rede, quando, então endereço real de uma placa de rede. Logo, atingirá o dispositivo receptor, que fará o um quadro está associado às camadas mais processo inverso, até a sua aplicação – no baixas (1 e 2) do modelo OSI. nosso exemplo, um programa servidor de e- mail. 27/07/2007 27/07/2007 68 71 Comunicação Arquitetura OSI Diferença de Quadros e Pacotes Transmissão Recepção DADOS Um pacote de dados se refere a um conjunto Aplicação Aplicação AH DADOS de dados manipulados nas camadas 3 e 4 do Apresentação PH DADOS Apresentação modelo OSI. No pacote há informações de Sessão SH DADOS Sessão endereçamento virtual. Por exemplo, a camada 4 cria um pacote de dados para ser Transporte TH DADOS Transporte enviado pela rede e a camada 2 divide esse Rede NH DADOS Rede pacote em vários quadros que serão Enlace LH DADOS Enlace efetivamente enviados através do cabo da rede. Um pacote, portanto, contém a Física BITS Física informação proveniente de vários quadros. 27/07/2007 27/07/2007 69 72
  • 13. Camada de Aplicação Camada de Apresentação Aplicação A camada de aplicação faz a interface os dados recebidos da camada 7 foram Apresentação entre o protocolo de comunicação e o “encolhidos” e enviados à camada 5. Para aplicativo que pediu ou receberá a Sessão aumentar a segurança, pode-se usar algum informação através da rede. Por Transporte esquema de criptografia neste nível, sendo exemplo, se você quiser baixar o seu Rede que os dados só serão decodificados na e-mail com seu aplicativo de e-mail, camada 6 do dispositivo receptor. Enlace ele entrará em contato com a camada de Aplicação do protocolo de rede Física efetuando este pedido. 27/07/2007 27/07/2007 73 76 Camada de Apresentação Camada de Sessão Aplicação Aplicação A camada de Apresentação converte A camada de sessão permite que duas Apresentação Apresentação o formato do dado recebido pela aplicações em computadores diferentes camada de Aplicação em um formato Sessão estabeleçam uma sessão de Sessão comum a ser usado na transmissão Transporte comunicação. Nesta sessão, essas Transporte desse dado, ou seja, um formato Rede aplicações definem como será feita a Rede entendido pelo protocolo usado. transmissão de dados e coloca Enlace Enlace Pode ter outros usos, como marcações nos dados que estão sendo compressão de dados e criptografia. Física transmitidos. Física 27/07/2007 27/07/2007 74 77 Camada de Apresentação Camada de Sessão A compressão de dados pega os dados Se porventura a rede falhar, os recebidos da camada sete e os comprime computadores reiniciam a transmissão dos (como se fosse .zip) e a camada 6 do dados a partir da última marcação recebida dispositivo receptor fica responsável por pelo computador receptor. descompactar esses dados. A transmissão Por exemplo, você está baixando e-mails de dos dados torna-se mais rápida, já que um servidor de e-mails e a rede falha. haverá menos dados a serem transmitidos Quando a rede voltar a estar operacional, a sua tarefa continuará do ponto em que parou, não sendo necessário reiniciá-la. 27/07/2007 27/07/2007 75 78
  • 14. Camada de Transporte Camada de Rede Aplicação Aplicação A camada de Transporte é responsável por A camada de rede está relacionada à pegar os dados enviados pela camada de Apresentação transferência de pacotes da origem Apresentação Sessão e dividi-los em pacotes que serão Sessão para o destino. Para que se chegue Sessão transmitidos pela rede, ou, melhor dizendo, repassados para a camada de Rede. Transporte ao destino, são necessários vários Transporte No receptor, a camada de Transporte é Rede passos em roteadores intermediários Rede responsável por pegar os pacotes recebidos ao longo do percurso. Enlace Enlace da camada de Rede e remontar o dado original para enviá-lo à camada de Sessão. Física Física 27/07/2007 27/07/2007 79 82 Camada de Transporte Camada de Rede Isso inclui controle de fluxo (colocar os Essa função contrasta claramente com a da pacotes recebidos em ordem, caso eles camada de enlace de dados, que tem o tenham chegado fora de ordem) e correção objetivo mais modesto de apenas mover de erros, tipicamente enviando para o quadros da extremidade de um fio até a transmissor uma informação de outra. Portanto, a camada de rede é a reconhecimento (acknowledge), informando camada mais baixa que lida com a que o pacote foi recebido com sucesso. transmissão fim a fim. 27/07/2007 27/07/2007 80 83 Camada de Transporte Camada de Rede as camadas de 1 a 3 estão preocupadas com a Para atingir seus objetivos, a camada de maneira com que os dados serão transmitidos e rede deve conhecer a topologia da sub-rede recebidos pela rede, mais especificamente com os de comunicações (ou seja, o conjunto de quadros transmitidos pela rede. todos os roteadores) e escolher os caminhos as camadas de 5 a 7 estão preocupadas com os dados contidos nos pacotes de dados, para serem mais apropriados através dela. A camada de enviados ou recebidos para a aplicação rede também deve ter o cuidado de escolher responsável pelos dados. A camada 4, Transporte, rotas que evitem sobrecarregar algumas das faz a ligação entre esses dois grupos. linhas de comunicação e roteadores, deixando outras ociosas. 27/07/2007 27/07/2007 81 84
  • 15. Camada de Enlace de Dados Move bits (ou bytes, conforme a unidade de transmissão) através de um meio físico. Camada que detecta e, opcionalmente, Aplicação Define as características elétricas e mecânicas corrige erros que possam acontecer no Apresentação do meio, taxa de transferência dos bits, nível físico. Responsável pela voltagens, etc... Sessão transmissão e recepção (delimitação) Confirmação e retransmissão de quadros. de quadros e pelo controle de fluxo. Transporte Controle da quantidade e velocidade de Estabelece um protocolo de Rede transmissão de informações na rede. comunicação entre sistemas Enlace diretamente conectados. O Física endereçamento é físico, embutido na interface de rede. 27/07/2007 27/07/2007 85 88 Camada de Enlace de Dados Arquitetura TCP/IP - Internet Exemplo de protocolos nesta camada: Token O protocolo TCP/IP atualmente é o protocolo Ring, PPP, LAPB (do X.25), NetBios. mais usado em redes de computadores. Isso se deve basicamente à popularização da Também está inserida no modelo TCP/IP Internet. (apesar de TCP/IP não ser baseado nas Uma das grandes vantagens do TCP/IP em especificações do modelo OSI). relação a outros protocolos existentes é que ele é roteável, isto é, foi criado pensando em redes grandes e de longa distância, onde pode haver vários caminhos para o dado atingir o computador receptor. 27/07/2007 27/07/2007 86 89 Camada Física Arquitetura TCP/IP - Internet Aplicação Esta camada está diretamente ligada Outro fato que tornou o TCP/IP popular é que ao equipamento de cabeamento ou Apresentação ele possui arquitetura aberta e qualquer outro canal de comunicação, e é Sessão fabricante pode adotar a sua própria versão aquela que se comunica diretamente do TCP/IP em seu sistema operacional. Transporte com o controlador da interface de rede. Preocupa-se, portanto, em Rede Com isso, todos os fabricantes de sistemas permitir uma comunicação bastante Enlace operacionais acabaram adotando o TCP/IP, simples e confiável, na maioria dos transformando-o em um protocolo universal, casos com controle de erros básico, Física possibilitando que todos os sistemas possam como por exemplo: comunicar-se entre si sem dificuldade. 27/07/2007 27/07/2007 87 90
  • 16. Arquitetura TCP/IP - Internet Exemplo Dessa forma, quando um programa cliente de e-mail quer baixar os e-mails que estão armazenados no servidor de e-mail, ele irá efetuar esse pedido para a camada de aplicação do TCP/IP, sendo atendido pelo protocolo SMTP. Quando você entra um endereço www em seu browser para visualizar uma página na Internet, o seu browser irá comunicar-se com a camada de aplicação do TCP/IP, sendo atendido pelo protocolo HTTP. E assim por diante. 27/07/2007 27/07/2007 91 94 Comparação entre OSI e TCP/IP Camada de Aplicação 27/07/2007 27/07/2007 92 95 Camada de Aplicação Camada de Transporte Esta camada equivale às camadas 5, 6 e 7 A camada de transporte do TCP/IP é Aplicação Aplicação do modelo OSI e faz a comunicação entre um equivalente direto da camada de os aplicativos e o protocolo de transporte. Transporte transporte (camada 4) do modelo OSI. Transporte Existem vários protocolos que operam na camada de aplicação. Os mais conhecidos Transporte Internet Esta camada é responsável por pegar Transporte Internet são o HTTP (HyperText Transfer Protocol), os dados enviados pela camada de Interface com Interface com SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), o a Rede aplicação e transformá-los em a Rede FTP (File Transfer Protocol), o SNMP pacotes, a serem repassados para a (Simple Network Management Protocol), o camada de Internet. DNS (Domain Name System) e o Telnet. 27/07/2007 27/07/2007 93 96
  • 17. Camada de Transporte Camada de Transporte Nesta camada operam dois protocolos: TCP Isso é possível graças ao uso do (Transmission Control Protocol) e o UDP conceito de portas, já que dentro do (User Datagram Protocol). Ao contrário do pacote há a informação da porta de TCP, este segundo protocolo não verifica se origem e de destino do dado. Ao o dado chegou ou não ao destino. Por esse motivo, o protocolo mais usado na receber três pacotes, por exemplo, o transmissão de dados é o TCP, enquanto primeiro pode ser de e-mail, o segundo que o UDP é tipicamente usado na de www e o terceiro, de FTP. transmissão de informações de controle. 27/07/2007 27/07/2007 97 100 Camada de Transporte Camada de Internet Na recepção de dados, a camada de A camada de Internet do modelo Aplicação transporte pega os pacotes passados pela TCP/IP é equivalente à camada 3 camada Internet e trata de colocá-los em (Rede) do modelo OSI. Transporte ordem e verificar se todos chegaram Há vários protocolos que podem Transporte Internet corretamente. operar nessa camada: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Interface com a Rede Message Protocol), ARP (Address Resolution Protocol) e RARP (Reverse Address Resolution Protocol). 27/07/2007 27/07/2007 98 101 Camada de Transporte Camada de Internet Utiliza um esquema de multiplexação, onde é Na transmissão de um dado de programa, o possível transmitir “simultaneamente” dados pacote de dados recebido da camada TCP é das mais diferentes aplicações, vários dividido em pacotes chamados datagramas. programas poderão estar comunicando-se Os datagramas são enviados para a camada com a rede ao mesmo tempo, mas os de interface com a rede, onde são pacotes gerados serão enviados à rede de transmitidos pelo cabeamento da rede forma intercalada, não sendo preciso através de quadros. Esta camada não terminar um tipo de aplicação de rede para verifica se os datagramas chegaram ao então começar outra. destino, isto é feito pelo TCP . 27/07/2007 27/07/2007 99 102
  • 18. Camada de Internet Esta camada é responsável pelo roteamento Endereçamento IP de pacotes, isto é, adiciona ao datagrama informações sobre o caminho que ele deverá percorrer. 27/07/2007 27/07/2007 106 103 Camada de Interface com a Rede Endereçamento IP O protocolo TCP/IP é roteável, onde podemos Esta camada, que é equivalente às Aplicação ter diversos caminhos interligando o camadas 1 e 2 do modelo OSI, é transmissor e o receptor. responsável por enviar o datagrama Transporte Por isso, ele utiliza um esquema de recebido pela camada de Internet em Transporte Internet endereçamento lógico chamado forma de um quadro através da rede. endereçamento IP. Em uma rede TCP/IP cada Interface com a Rede dispositivo conectado em rede necessita usar pelo menos um endereçamento IP. Esse endereçamento permite identificar o dispositivo e a rede na qual ele pertence. 27/07/2007 27/07/2007 104 107 O que é um Endereço IP Camada de Interface com a Rede 27/07/2007 27/07/2007 105 108
  • 19. Endereçamento IP Pacote ou Datagrama IP O endereço IP é um número de 32 bits, representado em decimal em forma de quatro números de oito bits separados por um ponto. CABEÇALHO DADOS O menor endereço de IP possível é 0.0.0.0 e o maior, 255.255.255.255. Com oito bits podemos representar até 256 números (28), de 0 a 255. Uma rede TCP/IP É importante saber que existe um endereço pode ter até 4.294.967.296 endereços IP de origem e destino contido no cabeçalho de (2564), ou seja, esse número de dispositivos um pacote IP. conectados a ela (alguns endereços são reservados e não podem ser usados). 27/07/2007 27/07/2007 109 112 Endereçamento IP Formato de um Pacote ou Endereçamento de rede e host. Datagrama IP O endereçamento de rede é visto como se fosse o CEP de uma determinada cidade ou logradouro. Endereço de rede é o CEP da rede. O endereço de host é como se fosse o endereço do usuário ou o número da casa do usuário. De forma semelhante, no IP, existe uma forma de identificar a rede e o host. Outra analogia é o sistema de números telefônicos. 27/07/2007 27/07/2007 110 113 Endereçamento de Rede e Host Campos do Pacote IP versão - versão de IP usada atualmente (4 bits) tamanho do cabeçalho IP (HLEN) - tamanho do cabeçalho do pacote em palavras de 32 bits (4 bits) tipo de serviço - nível de importância que foi atribuído por um determinado protocolo de camada superior (8 bits) tamanho total - especifica o tamanho total do pacote IP, incluindo dados e cabeçalho, em bytes (16 bits) 27/07/2007 27/07/2007 111 114
  • 20. Campos do Pacote IP Como conseguir um Endereço IP? identificação - número inteiro que identifica o Se você faz uso de um serviço provido por datagrama atual (16 bits) uma prestadora de serviços de Internet, ela flags - um campo de 3 bits onde os dois bits de ordem inferior controlam a fragmentação: um bit irá lhe fornecer endereços IP de acordo com especificando se o pacote pode ser fragmentado e a sua necessidade e da faixa que ele tem à o segundo especificando se o pacote é o último sua disposição. fragmento em uma série de pacotes fragmentados (3 bits) Você pode contatar um órgão central deslocamento de fragmento - o campo que é usado responsável pela distribuição de endereços para ajudar a juntar fragmentos de datagramas (16 IPs de redes. A alocação para as máquinas é bits) feita pelo administrador da rede. 27/07/2007 27/07/2007 115 118 Campos do Pacote IP Endereçamento IP Quando um computador da rede 1 quer enviar um time-to-live - mantém um contador que diminui dado para um computador da rede 2, ele envia o gradualmente, por incrementos, até zero, momento em que o datagrama é descartado, evitando que os pacote de dados ao roteador 1, que fica responsável pacotes permaneçam infinitamente em loop (8 bits) por encaminhar esse pacote ao computador de protocolo - indica que protocolo de camada superior destino. receberá os pacotes de entrada depois que o processamento do IP tiver sido concluído (8 bits) checksum do cabeçalho - ajuda a assegurar a integridade do cabeçalho IP (16 bits) 27/07/2007 27/07/2007 116 119 Campos do Pacote IP Endereçamento IP endereço de origem - especifica o nó de envio (32 No caso de um computador da rede 1 querer bits) endereço de destino - especifica o nó de enviar um pacote de dados para um computador recebimento (32 bits) da rede 3, ele envia o pacote ao roteador 1, que opções - permite que o IP suporte várias opções, como segurança (tamanho variável) então repassará esse pacote diretamente ao dados - contêm informações de camada superior roteador 2, que então se encarregará de (tamanho variável, máximo de 64 Kb) enchimento - zeros adicionais são adicionados a entregar esse pacote ao computador de destino esse campo para assegurar que o cabeçalho IP na rede 3. seja sempre um múltiplo de 32 bits 27/07/2007 27/07/2007 117 120
  • 21. Endereçamento IP Endereçamento IP É assim que as redes baseadas no protocolo Na tabela a seguir podemos reparar, que há TCP/IP funcionam. Elas têm um ponto de alguns bits fixos no início de cada classe de saída da rede, também chamado gateway, endereço IP. Isso faz com que cada classe que é para onde vão todos os pacotes de de endereços IP seja dividida. dados recebidos e que não são para aquela rede. As redes subseqüentes vão, por sua vez, enviando o pacote aos seus gateways até que o pacote atinja a rede de destino. 27/07/2007 27/07/2007 121 124 Endereçamento IP Endereçamento IP Isso é possível porque o endereço IP possui basicamente duas partes: uma que indica a rede e outra que indica o dispositivo (um computador, por exemplo), como na figura abaixo: Alguns endereços não constam nessa tabela pois são de uso reservado, por exemplo os endereços 127.x.x.x (que são usados com a finalidade de testar a rede). 27/07/2007 27/07/2007 122 125 Endereçamento IP Endereçamento IP - Classes Cada dispositivo de uma rede TCP/IP precisa Em redes usamos somente os endereços IP ter um endereço IP único, para que o pacote das classes A, B e C. A escolha do tipo de de dados consiga ser entregue corretamente. classe de endereçamento (A, B ou C) é feita Por isso, não podemos usar qualquer com base no tamanho da sua rede. As redes endereço IP. É obrigatório usar endereços locais em sua esmagadora maioria utilizam que não estejam sendo usados por nenhum endereços de classe C. outro computador da rede. 27/07/2007 27/07/2007 123 126
  • 22. Endereçamento IP - Classes Endereços IPs Reservados Classe A: O primeiro número identifica a Esses endereços especiais (reservados para rede, os demais três números indicam a redes privadas) são os seguintes: máquina. Cada endereço classe A consegue endereçar até 16.777.216 máquinas. Classe A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 Classe B: Os dois primeiros números Classe B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 identificam a rede, os dois demais indicam a Classe C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255 máquina. Esse tipo de endereço consegue endereçar até 65.536 máquinas. 27/07/2007 27/07/2007 127 130 Endereçamento IP - Classes Endereços IPs Reservados Classe C: Os três primeiros números O endereço 0 (zero) indica “rede”, Assim, o endereço 192.168.0.0 indica a rede que usa identificam a rede, o último número identifica a endereços que comecem por 192.168.0. Como máquina. Com isso, consegue endereçar até esse endereço é classe C, somente o último byte é 256 máquinas. usado para endereçar as máquinas presentes na os três primeiros números indicam a rede e o rede, por isso os três primeiros números são fixos e só o último varia. último número indica a máquina. Se você for usar um endereço IP classe C em sua rede, você Já o endereço 255 é reservado para broadcast, o ato de enviar um mesmo pacote de dados para poderá ter, pelo menos teoricamente, até 256 mais de uma máquina ao mesmo tempo. Um pacote dispositivos conectados em sua rede (de 0 a 255). de dados de broadcast é recebido por todas as máquinas da rede. 27/07/2007 27/07/2007 128 131 Endereçamento IP - Backbones Máquinas Em Uma Mesma Rede O sistema de redes que forma a estrutura básica da Rede 192.168.0.0 Internet é chamado backbone. Para que a sua rede esteja conectada à Internet, ela terá de estar conectada ao backbone de alguma forma. Por exemplo: no Brasil, um dos backbones existentes é o da Embratel, se você quiser que sua rede esteja conectada à Internet, ela deverá estar conectada diretamente à rede Embratel ou 192.168.10.1 192.168.20.1 192.168.30.1 192.168.40.1 192.168.0.1 192.168.0.2 192.168.0.3 192.168.0.4 indiretamente, conectando a sua rede a uma outra rede que possua essa conexão. 27/07/2007 27/07/2007 129 132
  • 23. Máscara de rede Sub-Redes A máscara é formada por 32 bits no mesmo formato que o endereçamento IP e cada bit 1 da máscara Rede Local: 32 endereços IP (de informa a parte do endereço IP que é usada para o 200.123.123.1 a 200.123.123.31, máscara endereçamento da rede e cada bit 0 informa a parte do 255.255.255.224) endereço IP que é usada para o endereçamento das máquinas. As máscaras padrões são: Rede 1: 32 endereços IP (de 200.123.123.32 Classe A: 255.0.0.0 a 200.123.123.63, máscara Classe B: 255.255.0.0 255.255.255.224) Classe C: 255.255.255.0 Rede 2: 64 endereços IP (de 200.123.123.64 O valor da máscara é a diferença entre 256 e o número a 200.123.123.127, máscara de IPs disponíveis na sub-rede em questão. Deve-se 255.255.255.192) levar em conta os endereços 0 e 255, apesar de eles Rede 3: 128 endereços IP (de não poderem ser usados para o endereçamento de 200.123.123.128 a 200.123.123.255, máquinas. máscara 255.255.255.128) 27/07/2007 27/07/2007 133 136 Classes de Máscaras Octeto 01 Octeto 02 Octeto 03 Octeto 04 Máscara 11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0 11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0 200.123.123.3 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0 27/07/2007 27/07/2007 134 137 Sub-Redes Sub-Redes A máscara é usada fora de seus valores Nesse caso configuramos os roteadores em uma padrão quando há a necessidade de máscara fora do padrão, para que ele não precise segmentação da rede. No exemplo a seguir, enviar pacotes desnecessariamente para redes que não é a de destino do pacote. recebemos somente um endereço IP da Por exemplo, a configuração da figura anterior, um classe C (200.123.123.0), mas pretendemos pacote destinado ao endereço 200.123.123.200 será usar esses endereços para distribuí-los em recusado pelos roteadores 2 e 3, mas aceito pelo quatro redes: roteador 4, que irá transmiti-lo para a rede 3. Se a uma rede local e três redes situadas em máscara de rede não fosse usada, os roteadores 2 e outros locais, sendo a nossa necessidade a 3 enviariam esse pacote desnecessariamente para as redes 1 e 2, congestionando essas redes sem seguinte: necessidade – já que o destino encontra-se na rede 3. 27/07/2007 27/07/2007 135 138
  • 24. Como a Rede é Vista Exemplo de Sub-Rede Externamente Para nosso número de rede Classe C de Externamente as sub-redes são 192.168.1.0, estas são algumas das transparentes e a rede é vista como uma opções de sub-rede que você tem: coisa só. As sub-redes são divisões internas. Hosts Mascara 126 255.255.255.128 11111111.11111111.11111111.10000000 62 255.255.255.192 11111111.11111111.11111111.11000000 30 255.255.255.224 11111111.11111111.11111111.11100000 14 255.255.255.240 11111111.11111111.11111111.11110000 6 255.255.255.248 11111111.11111111.11111111.11111000 2 255.255.255.252 11111111.11111111.11111111.11111100 27/07/2007 27/07/2007 139 142 Sub-Redes IPv6 A máscara de rede é o que executa Trabalho: toda a “mágica” local da divisão de uma rede IP em sub-redes. Pesquise sobre o IPv6 para as três classes de redes IP, as O que é? e como funciona; máscaras de rede padronizadas são: Formato; Classe A (8 bits de rede) : 255.0.0.0 Diferenças com relação ao IPv4; Classe B (16 bits de rede): 255.255.0.0 Melhorias com relação ao IPv4; Classe C (24 bits de rede): 255.255.255.0 Prós e Contras; 27/07/2007 27/07/2007 140 143 Exemplo de Sub-Rede Para endereço Classe C, este deverá ser o resultado numa máscara de rede de Protocolos 11111111.11111111.11111111.00000000 255 .255 .255 .0 11111111.11111111.11111111.10000000 255 .255 .255 .128 27/07/2007 27/07/2007 144 141
  • 25. ARP (Address Resolution Protocol) (Address Protocol) RARP (Reverse Address As redes baseadas no protocolo TCP/IP baseiam-se Resolution Protocol) inteiramente em um endereço virtual, chamado As máquinas que não tenham disco rígido, ou seja, endereçamento IP, já as placas de rede das máquinas estações que usem o recurso de boot remoto, que conectadas à rede operam com o esquema de consiste em carregar o sistema operacional através endereçamento MAC. da própria rede em vez de carregá-lo através do disco rígido da máquina, não têm como saber o seu O protocolo ARP é responsável por fazer a conversão endereço IP e, portanto, não têm como iniciarem uma entre os endereços IPs e os endereços MAC da rede. comunicação de rede usando o protocolo TCP/IP. Atingindo a rede de destino, o protocolo ARP entra em Em redes TCP/IP com esse tipo de máquinas haverá ação para detectar o endereço da placa de rede para o a necessidade de ser criado um servidor RARP. Esse qual o pacote deve ser entregue, já que no pacote há servidor armazenará uma tabela contendo os somente o endereço IP de destino e não o endereço endereços MAC das placas de rede presentes na da placa da rede. rede e os seus respectivos endereços IP. 27/07/2007 27/07/2007 145 148 ARP (Address Resolution IP (Internet Protocol) Protocol) O ARP funciona mandando primeiramente uma O protocolo IP pega os dados enviados pela mensagem de broadcast para a rede perguntando, camada de transporte (pelo protocolo TCP ou UDP) e envia para a camada física. Na camada IP, os a todas as máquinas, qual responde pelo endereço dados são empacotados em datagramas. Na IP para o qual pretende-se transmitir um pacote. camada física, os datagramas serão empacotados Então, a máquina que corresponde a tal endereço em quadros. responde, identificando-se e informando o seu O protocolo IP é um protocolo não orientado à endereço MAC para que a transmissão de dados conexão, isto é, ele não verifica se o datagrama entre essas máquinas possa ser estabelecida. chegou ou não ao destino. Isso é feito pelo protocolo TCP, que pega os datagramas que estão chegando e os coloca em ordem, pedindo uma retransmissão dos datagramas que estejam faltando. 27/07/2007 27/07/2007 146 149 RARP (Reverse Address IP (Internet Protocol) Resolution Protocol) O protocolo RARP permite que uma máquina A principal função do IP é o roteamento, ou descubra um endereço IP através de um seja, adicionar mecanismos para que o endereço MAC, fazendo o inverso do que o datagrama chegue o mais rapidamente protocolo ARP faz. possível ao seu destino. Isso é feito com o auxílio dos roteadores da rede, que Quando ligamos um computador, ele não escolhem os caminhos mais rápidos entre a sabe qual é o seu endereço IP. Essa origem e o destino. informação estará gravada em algum arquivo de configuração dentro do disco rígido da máquina. 27/07/2007 27/07/2007 147 150
  • 26. ICMP (Internet Control Message UDP (User Data Protocol) Protocol) A vantagem para programas usarem o UDP em vez ICMP é somente um mecanismo usado para informar do TCP é que a transmissão de dados fica mais à máquina transmissora da ocorrência de um erro: rápida. caso um roteador não consiga passar adiante um Primeiro: o tamanho do pacote de dados a ser datagrama recebido, estando congestionado demais. transmitido fica menor, já que o cabeçalho UDP é Ele precisa informar ao transmissor do datagrama que bem menor que o cabeçalho TCP e, ocorreu um erro, com o datagrama enviado, através Segundo: no UDP não existe um mecanismo de de mensagens enviadas pelos roteadores da rede. O verificação de chegada do pacote (acknowledge), ICMP não se preocupa em corrigir o erro nem que existe no TCP, acelerando o envio de pacotes, tampouco em verificar a integridade dos datagramas já que o transmissor não precisará esperar receber que circulam pela rede. uma mensagem de verificação de chegada do O ICMP é parte integrante do protocolo IP. pacote do receptor para enviar o próximo pacote. 27/07/2007 27/07/2007 151 154 Na figura abaixo, a mensagem ICMP é transmitida usando um datagrama IP. Como o IP não verifica se um datagrama UDP (User Data Protocol) chegou ou não ao destino, pode ocorrer de a própria mensagem ICMP ser perdida no meio do caminho. Em redes locais confiáveis, onde não há quase perda de pacotes, o uso do protocolo UDP é até viável. Mas, em redes grandes e, principalmente, na Internet, a taxa de perda de pacotes pode ser alta demais e acabar dando muito trabalho para a aplicação, tornando o envio de pacotes UDP inviável do ponto de vista prático. Por esse motivo, o UDP é usado para o envio de dados pequenos e onde a taxa de perda de pacotes não seja um problema. Um dos usos mais conhecidos do protocolo UDP é para o envio de mensagens DNS (Domain Name System). 27/07/2007 27/07/2007 152 155 UDP (User Data Protocol) O protocolo UDP é um protocolo de transporte não orientado à conexão, isto é, ao contrário do TCP, ele não verifica se o pacote de dados chegou ou não ao seu destino. Por esse motivo, esse protocolo não é usado no transporte de dados importantes como, por exemplo, arquivos e e-mails. As aplicações que usam o UDP deverão criar mecanismos para verificar se os dados foram recebidos corretamente e para colocar os datagramas recebidos em ordem. Sendo assim, a aplicação passa a fazer o papel que normalmente é feito pelo protocolo TCP. 27/07/2007 27/07/2007 153 156
  • 27. Características do UDP Não orientado por conexão. Não confiável. Transmite mensagens (chamadas de datagramas do usuário) Não fornece verificação para a entrega da mensagem Não reagrupa mensagens de entrada. Não utiliza confirmações. Não fornece controle de fluxo. 27/07/2007 27/07/2007 157 160 TCP (Transmission Control Características do TCP Protocol) Orientado por conexão. O protocolo TCP é o mais complexo do Confiável. sistema de protocolos TCP/IP. Ele recebe os Divisão das mensagens em segmentos. datagramas IP e trata de colocá-los em ordem Reagrupa mensagens no destino. (já que em redes grandes os datagramas Reenvia tudo o que não foi recebido. geralmente chegam fora de ordem) e verificar Reagrupa as mensagens a partir de segmentos se todos chegaram corretamente. Como recebidos. vimos anteriormente, o IP não verifica se um datagrama chegou ou não ao destino, ficando o TCP responsável por essa tarefa. 27/07/2007 27/07/2007 158 161 TCP (Transmission Control Formato de um Segmento TCP Protocol) O TCP empacota os dados recebidos adicionando as informações da porta de origem e da porta de destino, entre outras, passando o pacote de dados ao protocolo IP. O protocolo IP adiciona as informações de endereço IP de origem e destino (entre outras) aos dados recebidos da chamada TCP, encapsulando esses dados em um datagrama. Esse datagrama é passado para a camada de interface com a rede (o driver da placa de rede), que encapsula o datagrama em um quadro que será enviado para a rede através da placa de rede. 27/07/2007 27/07/2007 159 162
  • 28. Campos do Segmento TCP Organização dos Protocolos Alguns protocolos de aplicação fazem uso de Porta de origem: número da porta que fez a serviços do TCP e outros de UDP: chamada. Porta de destino: número da porta chamada. Número de seqüência: número usado para garantir a seqüência correta dos dados de chegada. Número de confirmação: próximo octeto TCP esperado. HLEN: número de palavras de 32 bits no cabeçalho. Reservado: definido como zero. 27/07/2007 27/07/2007 163 166 Campos do Segmento TCP Endereçamento Baseado em Portas Bits de código: funções de controle (como a Tanto o TCP quanto o UDP usam números configuração e a terminação de uma sessão) de porta (ou soquete) para passar as Janela: número de octetos que o remetente está disposto a aceitar. informações às camadas superiores. Checksum: calculo do cabeçalho e dos campos de Os números de portas são usados para dados. manter um registro das conversações Indicador de urgência: indica o final dos dados estabelecidas na rede. urgentes. Existem um conjunto de portas conhecidas Opções: ex. tamanho máximo do segmento TCP. definidas na RFC 1700 que define portas Dados: dados do protocolo da camada superior. para as principais aplicações TCP e UDP. 27/07/2007 27/07/2007 164 167 Serviços do IP e TCP Padronização de Números de TCP Portas Os números de portas têm os seguintes conjuntos atribuídos: Carta Números abaixo de 255 - para aplicações recebida Carta registrada públicas. Números de 255 a 1023 - atribuídos às empresas IP para aplicações comerciais. Números acima de 1023 - não são regulamentados. Tenta entregar da melhor forma Carta padrão 27/07/2007 27/07/2007 165 168
  • 29. Algumas Portas no TCP/IP 27/07/2007 169 Comunicação Usando Portas 27/07/2007 170

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