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© Pedro Veiga - FCUL

A Internet

Pedro Veiga


Tópicos a Abordar

Génese da Internet A Arquitectura do TCP/IP Evolução e normalização na Internet O Nível IP O Nível de transporte: TCP e UDP O Nível de aplicação

• SMTP, MIME, FTP, TELNET• DNS, NNTP, SNMP

Protocolos de Routing Evolução do protocolo IP - o IPv6


Internet - O que é ?

A designação Internet aplica-se hoje para identificar a rede que foi criada durante a parte final da década de 80 pela fusão de um conjunto de redes

Estas redes usavam várias tecnologias de rede

A Internet usa, actualmente, na sua maioria os protocolos TCP/IP


Génese da Internet

ARPANET• Rede de linhas dedicadas a 50 kbps

PRNET - Packet Radio Net• Rede a 40/100 kbps baseada em rádios spread spectrum

SATNET - Packet Satellite Network• Rede de 64 kbps no Intersat IV

TCP/IP protocolo desenvolvido entre 1974 e 1978 (4 versões) para interligar estas redes

Vinton Cerf e Robert Kahn


Génese da Internet

Objectivo: Rede de alta fiabilidade• Alta tolerância a falhas dos níveis de transmissão

Baseada em datagramas Os protocolos TCP e IP Liderança técnica controlada pelo IETF

• Internet Engineering Task Force• Modo de normalização eficiente e pragmático

Evolução “ajudada” pelo UNIX - O UNIX da Universidade de Berkeley


Software para TCP/IP

Muitos Fornecedores Muitos Consumidores

Produtos baratos Produtos “public domain” Produtos muito testados:

• Muito fiáveis• De alta qualidade• Muito eficientes

Disponíveis do PC ao Mainframe


Comparação com o Modelo OSI

TCP

IP

Aplicações

Interfaceà rede


IP - Internet Protocol

Protocolo de rede baseado em datagramas -

serviço sem ligação (CL)

Datagramas podem ter até 64 kB (total)

Datagrama (PDU) do IP tem 2 componentes

Header (uma parte fixa de 20 bytes e uma

parte opcional de comprimento variável)

Texto (dados)


Formato Header IP

Versão IHL Tipo de Serviço Compr. Total

Identificação Offset do fragmento

TTL Protocolo Checksum do Header

Endereço Origem

Endereço Destino

Opções

DF

MF


Significado dos Campos

Versão - Número da versão do protocolo IHL - IP Header Length em múltiplos de 32 bits (campos

opcionais) Tipo de serviço - permite às aplicações indicarem o tipo de

aplicação (nível de rede pode adaptar-se às diferentes exigências das aplicações)

• PRECEDENCE (0 a 7)• D (low delay), T (high troughput), R (high reliability)

Comprimento Total - do Header + Dados (max. 64k bytes) Identificação - pacotes podem ser fragmentados quando

atravessam a rede. Todos os bocados de um mesmo pacote tem a mesma identificação


Significado dos campos

DF - Don´t fragment MF - More fragments (todos os fragmentos tem este bit a 1,

excepto o último) Offset do fragmento - quando há fragmentação TTL (Time to Live) - tempo máximo que os pacotes podem

demorar na rede antes de serem destruídos (max. 255 seg) Protocolo - tipo de protocolo de transporte usado (por

exemplo, TCP) Checksum do header - para controlo de erros Opções - segurança, routing, notificação erros, ...


Endereços IP

Os endereços IP são de 32 bits Identificam de modo unívoco um

sistema que funciona em IP Endereços são atribuídos pelo operador

de rede• A IANA• O RIPE


Endereços IP

Classe A (7 bits rede, 24 bits host)

Classe B(14 bits rede, 16 bits host)

Classe C (21 bits rede, 8 bits host)

Multicast (28 bits multicast)


Endereços IP

Classe A - 128 com 16 milhões de elementos de rede cada

Classe B - 16384 redes de 65536 elementos de rede cada

Classe C - cerca de 2 milhões de redes com 256 elementos de rede cada

Network mask - permite separação lógica de partes de uma rede

O formato “humano”• 146.193.32.34


O ICMP

Internet Control Message Protocol Protocolo “acessório” ao nível IP Usado pelos nós da rede para relatar

erros• DESTINATION UNREACHABLE• TIME EXCEEDED• ECHO REQUEST e ECHO REPLY• TIMESTAMP REQUEST e TIMESTAMP REPLY• ...

Também usado para teste


Interface à Rede

Ponto forte do IP Suporte a variados suportes de

comunicação Ethernet Linha série / linha comutada

SLIP - Serial Line IPPPP - Point to Point Protocol

X.25 Frame Relay ...


Nível de Transporte

TCP - Transmission Control ProtocolNível de transporte orientado à ligação (CO)

UDP - User Datagram ProtocolNível de transporte sem ligação (CL)

Ambos funcionam sobre IP

TCP é semelhante a OSI/TP4


TCP

Nível de transporte recebe mensagens arbitrárias

para transmitir e:• Fragmenta-as em pedaços inferiores a 64k• Trata de retransmissões de pacotes• Trata de reordenações de pacotes• Trata de tempos expirados (timeouts)• Efectua controlo de fluxo (janela de 16 bits - número

de bytes)•TCP numera as mensagens com 32 bits


PDU do TCP

Porto origem Porto destino

Número de sequência

Confirmação de “piggyback”

Opções (0 ou mais palavras de 32 bits)

Checksum Apontador de urgente

DADOS

Compr.Header

Flags Janela


PDU do TCP

Portos - pontos de origem e destino dos dados (TSAP)

Checksum - para controlo de erros

Comprimento Header - número de bytes do header (em palavras de 32 bits)

Flags• URG - Urgent pointer em uso• SYN e ACK - usados para pedir e conceder ligações• FIN - terminar ligação• RST - reset à ligação• EOM - fim de mensagem


PDU do TCP

Janela - dimensão da janela do protocolo (número de pacotes que podem ser transmitidos sem confirmação)

Número de sequência - numeração dos pacotes para reordenação, detecção de duplicações

Apontador de urgente - Apontador para PDU (relativo ao presente) onde se encontram dados urgentes

Opções - para finalidades diversas associadas principalmente à gestão do software dos sistemas que realizam o TCP


Portos Registados

No destino é o modo de “endereçamento” das aplicações

Na origem é a identificação das aplicações utilizadoras

Alguns Exemplos:• smtp -• telnet -• ftp -


UDP

Não é necessário estabelecer ligação Não há garantia de entrega

Porta origem Porta destino

Comprimento Checksum

Dados


API de Transporte - sockets

socket Criação de um TSAP de um dado tipo

bind Associa um nome ASCII a um socket já criado

listen Cria uma fila para aceitar pedidos de ligaçãoaccept Retira um pedido de ligação da fila, ou

espera por uma ligação

connect inicia uma ligação com um socket remoto

shutdown termina a ligação de um socket

send envia uma mensagem através de um socket

recv recebe uma mensagem num socket

select verificar, num conjunto de sockets, se podem

ser lidos ou escritos


Winsock

API análoga a do BSD Adaptada às especificidades do

ambiente Windows “Event Driven” Base de “quase todo” software TCP/IP

de rede em ambiente Windows• winsock.dll


Ponte de Transporte - RFC1006

Fornecer um serviço de transporte OSI sobre a pilha TCP/IP

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

IP

TCP


As Aplicações

As principais aplicações existentes na Internet são:• Correio electrónico

• Terminal remoto

• Transferência de ficheiros

• Directory Name System - DNS

• Conferências Electrónicas

• WWW


Correio Electrónico (e-mail)

Protocolos SMTP e MIME SMTP - Simple Mail Transfer

Protocols MIME - Multipurpose Internet Mail

Extensions• Compatível com o transporte SMTP• Perspectiva (mais uma vez)

pragmática do IETF


SMTP

RFC 821 e RFC-822 (SMTP - Simple Mail Transfer Protocol)

Sistema orientado a texto

simples de implementar sobre muitos mecanismos de

transporte

não há distinção entre cabeçalhos e corpo das

mensagens, a não ser em identificadores especiais dos

campos do cabeçalho

só ASCII

linhas até 72 caracteres


Endereços

[email protected] top-dom

• códigos ISO dos países (2 letras); ou• gov, edu, mil, net, com

sub-dom : devem adaptar-se à estrutura da hierarquia onde o utilizador se insere

Exº• [email protected]• [email protected]


RFC 822 - Header Fields

Sender Endereço de quem enviaTo Endereço do destinatárioReceived from Donde veio a mensagemReceived by Quem recebeu a mensagemReceived via Em que meio físico chegouReceived with Que protocolo foi usadoFrom Nome da pessoa que enviou a mensagemReply-to Endereço a quem responderCc Cópias para ...Bcc Cópias ocultas para ...In-Reply-To Referência da mensagem a que se refere

a respostaReferences Outras mensagens referenciadasSubject AssuntoKeywords Palavras chaveDate DataMessage-ID Identificação da mensagemComments Comentários


MIMEMultipurpose Internet Mail Extensions

Suporte a correio multimédia na Internet Mensagem composta de várias partes (body

parts) Cada parte é codificada e apresentada de um

modo adequado Transporte sobre SMTP Necessário um “agente de mail” especial Suporte, por exemplo, de texto (vários

conjuntos de caracteres), audio, video, binários, process. de texto, folhas de cálculo, ...


DNS

Sistema de suporte à identificação simbólica de sistemas

Suporte à identificação de recursos na rede e seus atributos

Sistema crucial para o bom funcionamento actual da Internet

Pouco visível ao utilizador final


DNS

Sistema hierárquico Baseado em

• root servers• servidores primários de cada domínio• servidores secundários

Caching de informação com limites de validade

ns.dns.pt


DNS em Portugal

Gerido pela FCCN Entidades que podem registar domínios

• Nomes Empresas• Publicações• ADMD X.400• Marcas registadas

Forte crescimento em 1998


DNS em Portugal


WWW - World Wide Web

A aplicação que fez a Internet acessível ao utilizador não especializado

Sistema desenvolvido inicialmente no CERN Baseada num sistema de HiperTexto Páginas MultiMédia

• Texto formatado

• Imagens Estáticas

• Vídeo

• Som

Cada página pode conter HiperLigações a outras páginas


WWW - World Wide Web

Baseia-se no paradigma Cliente-Servidor Servidor contem um conjunto de informações

organizadas em páginas As páginas estão associadas numa estrutura lógica

através das HiperLigações

Cliente (aquilo que a pessoa usa para navegar na WEB) acede à informação nos servidores através de um protocolo específico - HTTP

HTTP - Hypertext Transfer Protocol


SNMP

Protocolo de Gestão da Internet O que é gerir a rede ?

• Actividade de monitorar/observar e controlar a rede

Monitorar a rede para verificar o seu estado de

funcionamento e identificar potenciais problemas

Controlar a rede para a reconfigurar e adaptar a um

ambiente operacional e à sua dinâmica


Gestão de Rede

• Gestão de configuração

Estabelecer o modo de interligação e funcionamento dos vários componentes

• Gestão de falhas

Idenfiticar e agir quando ocorrem problemas

• Gestão de contabilização

Obter informação sobre o uso da rede

• Gestão de segurança

Controlar a segurança na rede e identificar tentativas da sua violação


Modelo de Gestão

• Agente de Gestão

• Entidade localizada em cada equipamento a gerir e que fornece informação sobre o estado desse equipamento

• Estação/Consola de gestão

• Entidade localizada na rede, que interroga os vários agentes de gestão e colecciona e trata a informação que recebe dos agentes de gestão (informação trocada em SNMP)

• Informação de gestão fornecida por cada equipamento depende das suas características (MIB - Management Information Base)

A inclusão de gestão na rede deve perturbar o mínimo o funcionamento global da rede

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