arquitetura tcp/ip (ein-358) - cavalcantetreinamentos.com.br · – ipv6 e internet 2 ... – ele...

Escola de Engenharia e

Computação

Arquitetura TCP/IP (EIN-358)

Professor: Claudio Cavalcante

Agenda

Camada de enlace

– Padrões de LAN

– Endereçamento MAC

– Enquadramento

– Media Access Control (MAC)

Agenda

Protocolo TCP/IP

– Visão geral

– Camada de Rede

Serviços da camada de rede

Endereçamento e roteamento

Protocolos da camada

Protocolos roteados

– Camada de Transporte

Visão geral

Protocolos da camada de transporte

Comparando TCP e IP

Agenda

Protocolo TCP/IP

– Formato do segmento

– Portas

Camada de Aplicação

– DNS

– Telnet

– FTP

– TFTP

– HTTP

– HTTPs

– SMTP

– POP3

– IMAP

– SNMP

Agenda

Protocolo TCP/IP

– IPv6 e Internet 2

Visão geral

Endereçamento

Formato de um datagrama

Fragmentação e remontagem

Visão Geral

Todos os dados enviados por uma rede

procedem de uma origem e se encaminham a

um destino;

Camada de enlace do modelo OSI fornece

acesso aos meios de rede e à transmissão física

através deles, permitindo que dados

transmitidos localizem seus destinos em uma

rede;

Camada de enlace trata da notificação de erros,

da topologia da rede e do controle de fluxo.

Padrões LAN

Camada 2

– Camada 1 envolve meios, sinais, fluxo de bits que

trafegam pelos meios, componentes que colocam

sinais nos meios e diversas topologias;

– Executa papel-chave na comunicação entre

computadores, mas somente seus esforços não são

suficientes;

– Cada uma de suas funções tem limitações. Camada

2 trata dessas limitações;

Padrões LAN

Camada 2

– Para cada limitação na camada 1, camada 2 tem uma

solução:

Camada 1 não pode se comunicar com camadas de nível

superior; camada 2 faz isso através do Logical Link Control;

Camada 1 não nomeia ou identifica computadores; camada 2

usa um processo de endereçamento (ou nomeação);

Camada 1 descreve apenas fluxos de bits; camada 2 usa

enquadramento para organizar ou agrupar bits;

Camada 1 não pode decidir que host transmitirá dados

binários de um grupo onde todos tentam transmitir ao mesmo

tempo; camada 2 usa sistema chamado Media Access

Control.

Padrões LAN

6.1.2 - Comparando as Camadas 1 e 2 do

Modelo OSI com os Diversos Padrões LAN

Padrões LAN

Comparando as Camadas 1 e 2 do Modelo OSI

com os Diversos Padrões LAN

– IEEE é uma organização profissional que define

padrões de rede;

– Padrões IEEE (incluindo o IEEE 802.3 e o IEEE

802.5) são padrões LAN predominantes e mais

conhecidos atualmente em todo o mundo;

– IEEE 802.3 especifica a camada 1 (física) e a parte

do acesso por canal da camada 2 (enlace);

Padrões LAN

Comparando as Camadas 1 e 2 do Modelo

OSI com os Diversos Padrões LAN

– Modelo OSI tem sete camadas;

– Padrões IEEE envolvem apenas as duas camadas

mais inferiores, portanto, camada de enlace é

dividida em duas partes:

Padrão LLC 802.2 independente de tecnologia;

Partes específicas dependentes de tecnologia que reúnem

a conectividade da camada 1.

Padrões LAN

Comparando as Camadas 1 e 2 do Modelo OSI

com os Diversos Padrões LAN

– IEEE divide camada de enlace OSI em duas

subcamadas separadas:

Media Access Control (MAC) (transições para meios

inferiores);

Logical Link Control (LLC) (transições para camada de rede

superior).

– Subcamadas são acordos vitais ativos que tornam a

tecnologia compatível e comunicação entre

computadores possível.

Padrões LAN

Comparando o Modelo IEEE com o Modelo OSI

– Padrão IEEE parece, à primeira vista, violar modelo

OSI de duas formas:

ele define sua própria camada (LLC), incluindo suas próprias

Protocol Data Unit (PDU), interfaces, etc;

parece que padrões da camada MAC, 802.3 e 802.5, cruzam

a interface entre a camada 2/camada 1.

– Padrões 802.3 e 802.5 definem nomeação,

enquadramento e regras de Media Access Control

em torno das quais foram criadas tecnologias

específicas;

6.1 - Padrões LAN

6.1.3 - Comparando o Modelo IEEE com o

Modelo OSI

– Basicamente, modelo OSI é uma orientação geral

amplamente aceita;

– IEEE surgiu posteriormente para resolver problemas

ocorridos após as redes terem sido criadas;

6.1 - Padrões LAN

6.1.3 - Comparando o Modelo IEEE com o

Modelo OSI

– Outra diferença entre padrões do modelo OSI e IEEE

é o padrão da placa de rede;

– Placa de rede é onde reside endereço MAC da

camada 2, mas em muitas tecnologias, placa de rede

também tem transceiver (dispositivo da camada 1)

embutido e se conecta diretamente ao meio físico;

– Assim, seria mais correto caracterizar placa de rede

como um dispositivo da camada 1 e da camada 2.

Padrões LAN

Logical Link Control (LLC)

– IEEE criou subcamada de enlace lógica para permitir

que camada de enlace funcione independente das

tecnologias existentes;

– Subcamada fornece versatilidade nos serviços para

protocolos da camada de rede que se encontram

acima dela, quando estiver se comunicando

efetivamente com várias tecnologias abaixo dela;

– LLC, como uma subcamada, participa do processo

de encapsulamento;

Padrões LAN


– PDU do LLC é, às vezes, chamado de pacote LLC

(termo não muito usado);

– LLC pega dados de protocolo de rede, um pacote IP,

e adiciona mais informações de controle para ajudar

a entregar esse pacote IP ao seu destino;

– Ele adiciona dois componentes de endereçamento da

especificação 802.2:

Destination Service Access Point (DSAP);

Source Service Access Point (SSAP);

Padrões LAN


– Pacote IP é empacotado novamente, depois trafega

para subcamada MAC para ser tratado pela tecnologia

específica para encapsulamento e dados adicionais;

– Exemplo dessa tecnologia específica poderia ser uma

das variedades de Ethernet, Token-Ring ou FDDI;

– Subcamada LLC da camada de enlace gerencia

comunicação entre dispositivos em um único link de

uma rede;

Padrões LAN


– LLC é definido na especificação IEEE 802.2 e suporta

tanto serviços orientados à conexão quanto os não

orientados, usados por protocolos de camadas

superiores;

– IEEE 802.2 define alguns campos nos quadros de

camadas de enlace que permitem que vários

protocolos de camadas superiores compartilhem um

único enlace de dados físico.

Padrões LAN

Subcamada MAC

– Trata dos protocolos que um host segue para

acessar os meios físicos;

– Leitura adicional:

Layer 2 - The Data Link Layer

http://cs.nmhu.edu/osimodel/datalink/

– The Media Access Control (MAC) Sublayer

Functions

http://www.100vg.com/white/mac.htm

http://cs.nmhu.edu/osimodel/datalink/

http://www.100vg.com/white/mac.htm

Padrões LAN

O LLC como um dos Quatro Conceitos da Camada 2

– Camada 2 tem quatro conceitos principais que devem

ser aprendidos:

Se comunica com camadas de nível superior através do

LLC;

Usa convenção de endereçamento simples (nomeação

refere-se à atribuição de identificadores exclusivos:

endereços);

Usa enquadramento para organizar ou agrupar dados;

Usa MAC para escolher que computador transmitirá dados binários, em um grupo onde todos os computadores tentem

transmitir ao mesmo tempo.

Número Hexadecimais

Números Hexadecimais como Endereços MAC

– Sistemas numéricos decimais e binários já foram

estudados;

– Números decimais expressam um sistema na base

10 e os números binários expressam um sistema na

base 2;

– Outro sistema numérico importante é o sistema

hexadecimal (hexa) ou sistema de base 16;

– Hexa é um método taquigráfico para representar

bytes de 8 bits armazenados no sistema do

computador;

Números Hexadecimais


– Ele foi escolhido para representar identificadores

por facilmente representar o byte de 8 bits usando

apenas dois símbolos hexadecimais;

– Endereços MAC têm 48 bits de comprimento e são

expressos com doze dígitos hexadecimais;

– Primeiros seis dígitos hexadecimais, que são

administrados pelo IEEE, identificam fabricante ou

fornecedor Organizational Unique Identifier

(OUI);



– Seis dígitos hexadecimais restantes compreendem

o número serial de interface, ou outro valor

administrado pelo fornecedor específico;

– Endereços MAC são algumas vezes chamados de

burned-in addresses (BIAs) por eles serem

gravados na ROM e copiados na RAM quando

placa de rede é inicializada;

Endereçamento MAC

Identificadores MAC da Camada de Enlace

– Sem endereço MAC, teríamos um conjunto de

computadores sem nome na LAN;

– Portanto, na camada de enlace, um cabeçalho e

possivelmente um trailer, são adicionados aos

dados da camada superior;

– Cabeçalho e trailer contêm informações de controle

destinadas à entidade da camada de enlace no

sistema de destino;

Endereçamento MAC

Endereços MAC e Placas de Redes

– Todos os computadores têm uma forma exclusiva

de se identificar;

– Cada computador, esteja ou não conectado a uma

rede, tem um endereço físico;

– Nunca dois endereços físicos são iguais;

– Chamado de endereço MAC, endereço físico está

localizado na placa de rede;

– Antes de sair da fábrica, fabricante do hardware

atribui um endereço físico à cada placa de rede;

Endereçamento MAC

Endereços MAC e Placas de Redes

– Esse endereço é programado em um chip na placa

de rede;

– Como endereço MAC está localizado na placa de

rede, se ela for trocada em um computador,

endereço físico da estação muda para novo

endereço MAC;

– Endereços MAC são gravados usando-se números

hexadecimais (base 16);

6.3 - Endereçamento MAC

6.3.2 - Endereços MAC e Placas de Redes

– Dois formatos para endereços MAC:

0000.0c12.3456 ou 00-00-0c-12-34-56


Hardware Address HOWTO

http://network.uhmc.sunysb.edu/hdw_addr/

http://network.uhmc.sunysb.edu/hdw_addr/

6.3 - Endereçamento MAC

6.3.2 - Endereços MAC e Placas de Redes

Endereçamento MAC

Como uma Placa de Rede Usa Endereços

MAC

– Ethernet e LANs 802.3 são redes de broadcast:

Todas as estações vêem os mesmos quadros;

Todas as estações devem examinar todos os quadros para

determinar se a estação é o destino.

– Na Ethernet, se um dispositivo quer enviar dados

para outro, ele pode abrir um caminho de

comunicação com o outro dispositivo usando seu

endereço MAC;

– Quando origem envia dados em uma rede, eles

carregam o endereço MAC do destino pretendido;

Endereçamento MAC

Como uma Placa de Rede Usa Endereços MAC

– Como esses dados trafegam pela rede, placa de rede

em cada dispositivo verifica se seu endereço MAC

corresponde ao endereço de destino físico contido no

pacote de dados:

Se não corresponder, placa de rede descarta pacote de

dados;

Se não houver correspondência, placa de rede ignora pacote

de dados e permite que ele continue sua viagem pela rede

até a estação seguinte.

Endereçamento MAC

Como uma Placa de Rede Usa Endereços

MAC

– À medida que dados trafegam pelo cabo, placa de

rede faz essa verificação em cada estação;

– Placa de rede verifica endereço de destino no

cabeçalho do pacote para determinar se pacote

está endereçado adequadamente;

– Quando dados passam pela estação de destino,

placa de rede dessa estação faz uma cópia, retira

dados do envelope e os passa ao computador.

Endereçamento MAC

Encapsulamento e Desencapsulamento de Endereços na Camada 2

– Parte importante do

encapsulamento e do

desencapsulamento é

adição de endereços

MAC origem e destino;

– Informações não podem

ser enviadas ou entregues

corretamente em uma rede

sem esses endereços.

Endereçamento MAC

Limitações do Endereçamento MAC

– Endereços MAC têm uma desvantagem principal:

Não têm estrutura;

São considerados espaços de endereço contínuos;

Fornecedores diferentes têm diferentes OUIs, mas elas

são como números de identidade;

Assim que sua rede atingir mais do que alguns poucos

computadores, essa desvantagem se tornará um problema

real.

Endereçamento MAC

Limitações do Endereçamento MAC

Enquadramento

Porque o Enquadramento é Necessário

– Fluxos de bits codificados em meios físicos

representam grande realização tecnológica, mas

eles não são suficientes para fazer com que a

comunicação ocorra;

– Enquadramento ajuda a obter informações

essenciais que não poderiam, de outra forma, ser

obtidas apenas com fluxos de bit codificados;

Enquadramento


– Exemplos dessas informações são:

Quais computadores estão se comunicando entre si;

Quando comunicação entre computadores individuais

começa e quando termina;

Registro dos erros que ocorreram durante a comunicação;

De quem é a vez de "falar" em uma "conversa" entre

computadores.

– Uma vez que se tenha uma forma de nomear os

computadores, pode-se passar para o

enquadramento, que é a próxima etapa;

Enquadramento


– Enquadramento é o processo de encapsulação da

camada 2;

– Um quadro é a unidade de dados do protocolo da

camada 2;


TechEncyclopedia

http://www.techweb.com/encyclopedia/defineterm?ter

m=frame

http://www.techweb.com/encyclopedia/defineterm?term=frame

http://www.techweb.com/encyclopedia/defineterm?term=frame

Enquadramento


Enquadramento

Diagrama de Formato de Quadro

– Outro tipo de diagrama que pode ser usado é

diagrama em formato de quadro, baseado em

gráficos de voltagem x tempo;

– São lidos da esquerda para a direita, como um

gráfico de osciloscópio;

– Diagrama de formato de quadros exibe diferentes

agrupamentos de bits (campos) que executam

outras funções.

Enquadramento

Diagrama de Formato de Quadro

Enquadramento

Analogia que ajudam a explicar os quadros: Analogia da moldura de quadros

– Moldura de quadro marca contorno de uma pintura ou de

uma fotografia;

– Torna mais fácil transporte e protege pintura de danos

físicos;

– Na comunicação entre computadores, moldura de quadros é

o quadro, enquanto pintura ou a fotografia é igual aos dados;

– Quadro marca começo e fim dos dados e os torna mais

fáceis de serem transportados;

– Quadro ajuda a proteger dados de erros.

Enquadramento

Um Formato de Quadro Genérico – Há tipos diferentes de quadros descritos por

diversos padrões;

– Único quadro genérico tem uma seção chamada de campos e cada campo é composto de bytes;

– Nomes dos campos são os seguintes: Campo de início de quadro;

Campo de endereço;

Campo de comprimento/tipo/controle;

Campo de dados;

Campo de seqüência de verificação de quadro;

Campo de parada de quadro.

Enquadramento

Um Formato de Quadro Genérico

Enquadramento

Campos de Início de Quadro

– Computadores conectados a um meio físico devem

ter alguma forma de chamarem a atenção uns dos

outros para difundir a mensagem, "Aí vem um

quadro!”;

– Tecnologias têm formas diferentes de fazer isso, mas

todos os quadros, independentemente da tecnologia,

têm uma seqüência de sinalização de início em bytes.

Enquadramento

Campos de Endereço

– Todos os quadros contêm informações de nomeação,

como, p. ex., nome do computador origem (end. MAC)

e destino (end. MAC);

Enquadramento

Campos de Tamanho/Tipo – Maioria dos quadros tem alguns campos

especializados;

– Em algumas tecnologias, campo de comprimento especifica comprimento exato de um quadro;

– Alguns têm campo de tipo, que especifica que protocolo da camada 3 está fazendo pedido de envio;

– Há também um conjunto de tecnologias em que campos como esses não são usados;

Enquadramento

Campos de Dados

– Finalidade do envio de quadros é obtenção de

dados de camadas superiores, essencialmente os

de aplicativos do usuário, do computador de origem

para o de destino;

– Pacote de dados que se deseja entregar tem duas

partes:

Primeiro, a mensagem que se deseja enviar;

Segundo, os bytes encapsulados que se quer que

cheguem ao computador de destino;

Enquadramento

Campos de Dados

– Incluído nesses dados, também deve se enviar

alguns outros bytes;

– Eles são chamados de bytes de enchimento, e

algumas vezes são adicionados para que quadros

tenham um comprimento mínimo por causa da

temporização;

– Bytes do LLC também estão incluídos no campo de

dados nos quadros padrão IEEE;

Enquadramento

Campos de Dados

– Lembre-se de que subcamada do LLC pega dados

de protocolo de rede, um pacote IP, e adiciona

informações de controle para ajudar a entregá-lo ao

seu destino;

– Camada 2 se comunica com camadas de nível

superior através do Logical Link Control (LLC).

Enquadramento

Problemas e Soluções de Erros em Quadros

– Todos os quadros (e bits, bytes e campos neles

contidos) são suscetíveis a erros de uma variedade

de origens;

– Necessário saber como detectá-los;

– Forma ineficiente de fazê-lo:

enviar cada quadro duas vezes;

fazer computador de destino enviar de volta cópia do quadro

original ao de origem, antes de poder enviar outro quadro.

Enquadramento


– Felizmente, há forma mais eficiente e eficaz em que

apenas quadros defeituosos são descartados e

retransmitidos;

– Campo Frame Check Sequence (FCS) contém um

número calculado pelo computador origem e é

baseado nos dados do quadro;

– Quando computador destino receber o quadro, ele

calculará novamente número FCS e o comparará ao

número FCS do quadro;

Enquadramento


– Se os dois FCSs forem diferentes erro quadro

será ignorado e retransmissão solicitada à origem;

– Três formas principais de calcular o número FCS:

Cyclic redundancy check (CRC) - executa cálculos

polinomiais nos dados;

Two-dimensional parity - adiciona um 8° bit que faz uma

seqüência de 8 bits ter um número ímpar ou par de uns

binários;

Internet checksum - adiciona os valores de todos os bits de

dados para obter uma soma.

Enquadramento

Campo de Parada de Quadro

– Computador que transmite dados deve obter atenção

de outros dispositivos, para iniciar um quadro, e

depois assumir novamente o controle, para concluir o

quadro;

– Tamanho do campo implica fim do quadro e quadro é

considerado concluído depois do FCS;

– Algumas vezes há/ uma seqüência formal de bytes

chamada de delimitador de fim de quadro.

Media Access Control

Definição de MAC

– MAC refere-se a protocolos que determinam que

computador em um ambiente de meios

compartilhados (domínio de colisão) tem permissão

para transmitir dados;

– MAC, com o LLC, compreende a versão IEEE da

camada 2;

– MAC e o LLC são subcamadas da camada 2;


Definição de MAC

– Duas grandes categorias de Media Access Control:

Determinística (revezamento);

Não determinística (primeiro a chegar, primeiro a ser

servido).


MAC address

http://webopedia.internet.com/TERM/MAC_address.

html

http://wks.uts.ohio-state.edu/sysadm_course/html/sysadm-326.html

http://wks.uts.ohio-state.edu/sysadm_course/html/sysadm-326.html


Definição de MAC


Analogia de MAC

– Analogia da cabine de pedágio

Imagine como uma cabine de posto de pedágio controla

várias pistas de veículos que cruzam uma ponte;

Veículos têm acesso à ponte pagando um pedágio;

Nessa analogia, veículo é o quadro, ponte é o meio

compartilhado e pagamento do pedágio na cabine é o

protocolo que permite acesso à ponte.


Protocolos MAC Determinísticos

– Protocolos MAC determinísticos usam uma forma

de "revezamento”;

– Algumas tribos nativas americanas tinham costume

de passar um "bastão da fala" durante as reuniões;

– Quem pegasse o "bastão da fala" tinha permissão

para falar;

– Quando a pessoa terminava, passava-o para outra

pessoa;



– Nessa analogia, meio compartilhado é o ar, dados

são as palavras de quem fala e protocolo é a posse

do "bastão da fala”;

– Bastão pode até mesmo ser chamado de "token".

– Essa situação é parecida com um protocolo de

enlace de dados chamado Token-Ring;

– Em uma rede Token-Ring, hosts individuais são

organizados em um anel;

6.5 - Media Access Control


– Um token especial de dados circula em volta do

anel;

– Quando um host quer transmitir, ele:

Captura token;

Transmite dados por um tempo limitado;

Em seguida coloca token de volta no anel,

onde ele pode ser passado ou capturado

por outro host.


Protocolos MAC Não-determinísticos

– Protocolos MAC não-determinísticos usam uma

abordagem first-come, first-served (FCFS);

– Final da década de 70 Universidade do Havaí

desenvolveu e usou um sistema de comunicação por

rádio (ALOHA) que conectava as ilhas havaianas;

– Protocolo usado permitia que todos transmitissem à

vontade;

– Isso levou à colisões das ondas de rádio, que

podiam ser detectadas pelos ouvintes durante as

transmissões;



– Entretanto, o que começou como ALOHA,

eventualmente, tornou-se um moderno protocolo

MAC, chamado de Carrier Sense Multiple Access

with Collision Detection ou CSMA/CD;

– CSMA/CD é um sistema simples;

– Todos que estiverem no sistema escutam para

detectar silêncio que é a hora certa para transmitir;



– Entretanto, se duas pessoas falarem ao mesmo

tempo, colisão ocorrerá e nenhum dos dois poderá

transmitir;

– Todas as outras pessoas que estiverem no sistema

ouvem a colisão, esperam pelo silêncio e tentam

novamente.


Três implementações Técnicas Específicas e

Seus MACs

– Três tecnologias comuns da camada 2 são Token-

Ring, FDDI e Ethernet;

– Todas as três especificam questões relativas à

camada 2 (por ex., LLC, nomeação, enquadramento

e MAC), assim como componentes de sinalização da

camada 1 e questões dos meios;



Seus MACs

– Tecnologias específicas de cada uma delas:

Ethernet - topologia de barramento lógico (fluxo de

informações acontece em um barramento linear) e estrela

física ou estrela estendida (cabeada como uma estrela);

Token-Ring - topologia em anel lógica (fluxo de

informações é controlado em um anel) e estrela física

(cabeada como uma estrela);

FDDI - topologia em anel lógica (fluxo de informações é

controlado em um anel) e anel duplo (cabeado como um

anel duplo).



Seus MACs

Conceitos Básicos Token Ring

Visão Geral de Token-Ring e de Suas Variantes

– IBM desenvolveu primeira rede Token-Ring nos anos

70;

– Ainda é principal tecnologia LAN da IBM, perdendo

apenas para Ethernet (IEEE 802.3) em termos de

implementação de LAN;

– Especificação IEEE 802.5 é quase idêntica e

completamente compatível com a rede Token-Ring

da IBM;

– Termo Token-Ring se refere à Token-Ring da IBM e

à especificação do IEEE 802.5.

Fundamentos de Token-Ring

Visão Geral de Token-Ring e de Suas

Variantes


MAC da Token-Ring

– Passagem de token

Token-Ring e IEEE 802.5 são principais exemplos de

redes com passagem de token;

Redes com passagem de token movem um pequeno

quadro, chamado token, pela rede;

Posse do token garante direito de transmitir dados;

Se um nó receber um token, mas não tiver informações

para enviar, passa o token à próxima estação;

Cada estação pode manter o token por um período

máximo de tempo, dependendo da tecnologia que foi

implementada.


MAC da Token-Ring


Quando uma estação tem informações a transmitir, ela pega

o token e altera 1 bit dele;

Token torna-se uma seqüência de início do quadro;

Estação então anexa ao token informações a serem

transmitidas e envia esses dados para próxima estação no

anel;

Não existe nenhum token na rede enquanto quadro de

informações está circulando no anel, a não ser que anel

suporte liberações de token anteriores;


MAC da Token-Ring


Outras estações no anel não podem transmitir nesse

momento;

Elas devem aguardar que token se torne disponível;

Redes Token-Ring não têm colisões;

Se liberação de token anterior for suportada, novo token

pode ser liberado quando transmissão do quadro estiver

concluída;

Quadro de informações circula no anel até alcançar

estação destino pretendida, que, então, copia informações

para processamento;


MAC da Token-Ring


Quadro de informações circula no anel até alcançar

estação de envio e então é removido;

Estação emissora pode verificar se quadro foi recebido e

copiado pelo destino;

Ao contrário das redes CSMA/CD, como Ethernet, redes

com passagem de token são deterministas;

Isso significa que pode-se calcular tempo máximo que

transcorrerá antes que qualquer estação final possa

transmitir;


MAC da Token-Ring


Esse recurso e muitos recursos de confiança tornam redes

Token-Ring ideais para aplicativos onde qualquer atraso

deva ser previsível e operação de rede robusta seja

importante;

Ambientes de automação industrial são exemplos de

operações de rede robustas previsíveis.


MAC da Token-Ring

Protocolo TCP/IP

Protocolo TCP/IP

– Visão geral

– Camada de Rede

Serviços da camada de rede

Endereçamento e roteamento

Protocolos da camada

Protocolos roteados

– Camada de Transporte

Visão geral

Protocolos da camada de transporte

Comparando TCP e IP

Protocolo TCP/IP

– Formato do segmento

– Portas

Camada de Aplicação

– DNS

– Telnet

– FTP

– TFTP

– HTTP

– HTTPs

– SMTP

– POP3

– IMAP

– SNMP

Protocolo TCP/IP

Protocolo TCP/IP

– IPv6 e Internet 2

Visão geral

Endereçamento

Formato de um datagrama

Fragmentação e remontagem

Protocolo TCP/IP

Protocolo TCP/IP (histórico)

1960’s

– A agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa

(DARPA) cria uma rede experimental chamada

ARPANET, em 1969

– Seu principal objetivo era prover um ambiente de testes

para novas tecnologias de redes que estavam surgindo

– ARPANET originalmente interligava quatro

universidades, permitindo aos cientistas compartilhar

informações e recursos computacionais através da rede


1970’s

– Vários utilitários e ferramentas de rede são

desenvolvidos durante a década de 70

1972 - O National Center for Supercomputing Application

(NCSA) desenvolve a aplicação telnet para acesso remoto,

tornando mais simples a utilização de outros

computadores conectados a rede

1973 – o ftp (file transfer protocol) é introduzido,

padronizado a transferência de arquivos entre

computadores da rede


1970’s

– Em 1972, a ARPANET já possuía 37 hosts

conectados

– 1973 – Primeiras conexões internacionais da

internet, ligando a Inglaterra e Noruega


1980’s

– Vários eventos marcantes acontecem em 1983

– A família de protocolos TCP/IP torna-se o único

conjunto de protocolos utilizados na ARPANET

– Esta decisão tem grande influência sobre outras

redes, que também adotam o TCP/IP como padrão:

Surge o termo INTERNET para a rede que interliga redes

utilizando o protocolo TCP/IP


1980’s

– De modo a manter separadas redes militares de não

militares, a ARPANET é dividida em duas redes:

ARPANET

MILNET

– No inicio da década de 80, começam a surgir os

primeiros desktops, a maioria utilizando o sistema

operacional UNIX de Berkeley, que já incluía suporte

a rede; isto permite conectar-se à Internet através do

telnet com certa facilidade


1980’s

– A revolução do computador pessoal continua

durante toda década, tornando o acesso a recursos

computacionais e redes cada vez mais acessível

para o público em geral

– 1985-86 – O National Science Foundation (NSF)

conecta os seis centros de supercomputação dos

EUA, dando origem a NSFNET


1980’s

– Para fomentar o uso da Internet, a NSF apoiou o

desenvolvimento de redes regionais, que depois

eram conectadas ao backbone da NSFNET

– Também auxiliava instituíções, como universidades,

a se conectarem a suas redes regionais

– 1987 – NSF financia pesquisa para

desenvolvimento de tecnologias de rede mais

rápidas


1980’s

– 1989 – A velocidade do backbone da NSFNET

passa para T1, equivalente a aproximadamente 1.5

milhões de bits de dados por segundo, ou seja,

cerca de 50 páginas por segundo


1990’s

– 1990 – A ARPANET é desativada

– 1991 – Gopher é desenvolvido na Universidade de

Minnesota

– 1993 – Surge a World Wide Web (WWW)

desenvolvida na CERN por Tim Berners-Lee

O WWW utiliza Hypertext transfer protocol (HTTP) e links,

mudando definitivamente a forma de organização,

apresentação e acesso da informação na Internet


1990’s

– 1993 – O backbone da NSFNET passa para T3, o

que significa ser capaz de transmitir a 45 milhões

de bits por segundo, ou seja, cerca de 1400

páginas de texto por segundo

– 1993 – Criada a InterNIC, responsável entre outras

tarefas por administrar os domínios e a distribuição

dos endereços IP


1990’s

– 1993 – 1994 – Surgem navegadores gráficos para

WWW (Mosaic e Netscape)

Devido ao seu uso natural e intuitivo, transformam o WWW

e a Internet ainda mais atraente para o público em geral

– Backbone da NSFNET


1990’s

– 1995 – O backbone da NSFNET é desativado,

passando a ser administrado por diversas

empresas

– Surgem cada vez mais novas aplicações

multimídia, teleconferência, mbone, etc.

– TCP/IP mostra-se extremamente versátil,

adaptando-se às novas tecnologias, corrigindo

problemas decorrentes da sua própria arquitetura e

atendendo às necessidades das novas aplicações

Organização da Internet

Internet Society (ISOC)

Internet Architeture Board (IAB)

Internet Research Task Force

(IRTF)

Pesquisa de longo prazo

Internet Engineering Task Force

(IETF)

Engenharia de curto prazo

Áreas

Grupos de Trabalho

Organização da Internet

ISOC – Corpo padronizador para a Internet

IAB – Comitês que coordena o desenvolvimento dos protocolos da Internet – Request for Comments (RFC)

– Internet Draft Standard Requer implementação operacional

– Analisado durante 6 meses

– Internet Standard

IANA (Internet Assigned Number Authority) – Gestor de endereços IP

RFC

Request for Comments

Conjunto informal de artigos, onde se encontra a maior

parte das informações sobre a Internet (arquitetura,

protocolos, etc...)

Inúmeros sites na Internet colocam à disposição esse

conjunto de informações

Geralmente são escritas por usuários e especialistas

Um documento se torna uma RFC somente após

passar por um processo de análise e revisão

RFC

As RFCs se dividem em vários grupos

Dentre eles, estão o grupo das RFCs

obrigatórias e das sugeridas, que precisam ser

implementadas nos nós que se conectam à

Internet

Podem ser obtidas via ftp ou WWW em

http://www.rfc-editor.org

RFC

Estágios

– Padrão

– Padrão esboço

– Padrão proposto

– Experimental

– Informativo

– Histórico

RFC

Posição

– Exigido

– Recomendado

– Eletivo

– Uso limitado

– Não recomendado

Padrões Internet

Quando um protocolo alcança um tipo padrão,

recebe um número padrão (STD).

O propósito é indicar claramente quais as

RFCs descrevem padrões internet.

STD 1 – Protocolos Oficiais Padrão Internet

STD 2 – Números Internet Atribuídos

STD 3 – Exigências de Servidores

STD 4 – Exigências de Roteador

Principais Protocolos da Internet

Protocolo Nome Tipo Posição RFC STD

IP Internet Protocol Std. Exig. 791 5

ICMP Internet Control Message Protocol Std. Exig. 792 5

UDP User Datagram Protocol Std. Exig. 768 6

TCP Transmission Control Protocol Std. Exig. 793 7

TFTP Trivial File Transfer Protocol Std. Ele. 1350 33

POP3 Post Office Protocol Std. Ele. 1939 53

DHCP Dynamic Host Configuration

Protocol

Draft Ele. 2131/32 -

2.3 - Como o Modelo OSI se Compara com o Modelo TCP/IP

Comparação Entre o Modelo OSI e o Modelo

TCP/IP

Modelo de camadas

Processo

do Usuário

Processo

do Usuário

TCP UDP

ICMP IP ARP RARP

Níveis

OSI 5-7

Nível

OSI 4

Nível

OSI 3

Níveis

OSI 1-2

APLICAÇÃO

TRANSPORTE

INTERNET

Interface de Rede

+ Hardware

Protocolos da família TCP/IP

TCP/IP é o conjunto de protocolos, sendo os

protocolos TCP e IP os mais importantes

Os protocolos que constituem a família TCP/IP são:

– TCP (Transmission Control Protocol)

Protocolo orientado à conexão

Fornece transporte confiável, full-duplex, de um conjunto

de bytes para um processo do usuário

– UDP (User Datagram Protocol)

Protocolo sem conexão para processos do usuário

Não há garantia que os datagramas UDP alcancem o seu

destino


IP (Internet Protocol)

– Entrega de pacotes para TCP, UDP, ICMP

ICMP(Internet Control Messages Protocol)

– Tratamento de erros e controle de informações entre

gateways e hosts

ARP (Address Resolution Protocol)

– Mapeia um endereço Internet em um endereço de hardware

– Não é utilizado em todas as redes

RARP

– Mapeia um endereço de hardware em um endereço Internet

– Não é utilizado em todas as redes


SLIP (Serial Line Internet Protocol)

– Utilizando para conexões seriais ponto-a-ponto

PPP (Point-to-Point Protocol)

– Realiza transporte de datagramas multi-protocolo

através de links ponto-a-ponto

Transmissão de pacotes na rede

A comunicação direta entre 2 hosts é realizada da seguinte forma:

APLICAÇÃO

TRANSPORTE

INTERNET

INTERFACE DE REDE

REDE FÍSICA

APLICAÇÃO

TRANSPORTE

INTERNET

INTERFACE DE REDE

H

O

S

T

A

H

O

S

T

B

Mensagem Idêntica

Pacote Idêntico

Datagrama Idêntico

Frame Idêntico

Transmissão de pacotes na rede

Se quisermos para outro host um pacote de dados que utilize o protocolo TCP/IP para comunicação, ele será montado da seguinte forma:

Header

TCP Dados

Dados

Header

IP

Header

TCP Dados

Header

IP

Header

TCP Dados

Header

Ethernet

Camada de Rede

Camada de Rede

– Serviços da camada de rede

– Endereçamento e roteamento

– Protocolos da camada

– Protocolos roteados

Serviços da Camada de Rede

Serviços orientados a conexão – Necessidade do estabelecimento de uma conexão

antes da ocorrência do diálogo

– Chegada dos pacotes em ordem

– Exemplo: Comunicação telefônica Tirar fone do gancho, discar, esperar atendimento

Diálogo

Colocação do fone no gancho

– Caracterizado por três etapas Estabelecimento da conexãoo

Troca de dados (diálogo)

Colocação do fone no gancho


Serviços sem conexão

– Não garante a chegada em ordem

– Mensagens são enviadas sem estabelecimento

prévio de conexão

– Exemplo: Sistema Postal

– Existência de uma única etapa:

Transferência de dados

– Podem ocorrer problemas de seqüenciamento

Primeira mensagem pode ser retardada de modo que a

segunda chegue primeiro

Comparando Processos de Rede Não

Conectados e Orientados à Conexão

– Processos de rede sem conexão são normalmente

conhecidos como comutação de pacotes;

– Nesses processos, à medida que pacote passa da

origem para o destino, ele pode comutar para

diferentes caminhos, assim como pode

(possivelmente) chegar defeituoso;

– Dispositivos fazem determinação dos caminhos para

cada pacote com base em uma variedade de

critérios;


Camada de Rede



– Alguns dos critérios (ex.: largura de banda

disponível) podem ser diferentes de pacote para

pacote;

– Processos de rede orientados para conexão são

freqüentemente conhecidos como comutação de

circuitos;

– Esses processos estabelecem uma conexão com

destinatário primeiro e depois começa a

transferência de dados;

Camada de Rede



– Todos os pacotes trafegam em seqüência através do

mesmo circuito físico ou, mais comumente, através do

mesmo circuito virtual;

– Internet é uma enorme rede sem conexão em que

todos os envios de pacotes são identificados pelo IP;

– TCP (camada 4(OSI)) adiciona serviços orientados

para conexão à parte superior do IP (camada 3(OSI));

Camada de Rede



– Segmentos TCP são encapsulados em pacotes IP

para serem transportados pela Internet;

– TCP fornece serviços de sessões orientadas para

conexão para enviar dados confiavelmente.

Camada de Rede

IP e Camada de Transporte

– IP é um sistema sem conexão; ele trata de cada

pacote independentemente;

– P. ex., se usarmos um programa FTP para fazer o

download de um arquivo, IP não envia o arquivo em

um fluxo de dados longo;

– Ele trata cada pacote independentemente;

– Cada pacote pode trafegar por diferentes caminhos;

Camada de Rede

IP e Camada de Transporte

– Alguns podem até se perder;

– IP se baseia no protocolo da camada de transporte

para determinar se pacotes foram perdidos e para

solicitar uma retransmissão;

– Camada de transporte também é responsável pela

reorganização dos pacotes.

Camada de Rede

Identificadores

– Camada de rede é responsável pela movimentação

dos dados através de um conjunto de redes

(internetwork);

– Esquema de endereçamento da camada de rede é

usado pelos dispositivos para determinar o destino

dos dados à medida que eles trafegam nas redes;

– Protocolos que não tenham camada de rede

poderão ser usados apenas em pequenas redes

internas;

Camada de Rede

Identificadores

– Junto com esse esquema de endereçamento,

possui método eficiente para encontrar um caminho

para dados trafegarem entre as redes;

– Rede de telefone é um exemplo do uso de

endereçamento hierárquico;

– Sistema telefônico usa código de área que designa

área geográfica para a primeira parada das

chamadas (salto);

Camada de Rede

Identificadores

– Três dígitos seguintes representam a troca local

(segundo salto);

– Dígitos finais representam o telefone de destino

individual (salto final);

– Dispositivos de rede precisam de esquema de

endereçamento que permita que eles encaminhem

pacotes de dados através da internetwork;

Camada de Rede

Identificadores

– Existem vários protocolos de camada de rede com

esquemas de endereçamento diferentes que

permitem que dispositivos encaminhem dados

através de uma internetwork.

Camada de Rede

Sistemas de Segmentação e Autônomos

– Dois motivos principais para se ter várias redes:

crescimento do tamanho e do número de redes;

– Se uma LAN, MAN ou WAN se expandir, pode ser

necessário para controle do tráfego na rede dividí-la

em pedaços menores chamados de segmentos de

rede;

– Resultado é que a rede torna-se um grupo de redes,

cada uma exigindo um endereço separado;

Camada de Rede


– Existe um grande número de redes isoladas em

escritórios, escolas, empresas, negócios e países;

– Para que redes isoladas se comuniquem entre si pela

Internet, são necessários esquemas de

endereçamento razoáveis e dispositivos apropriados

de internetworking;

– Caso contrário, fluxo do tráfego na rede se tornaria

seriamente prejudicado e nem as redes locais, nem a

Internet, funcionariam;

Camada de Rede


– Analogia para compreender necessidade da

segmentação de redes é imaginar um sistema

rodoviário e o número de veículos que o utilizam;

– População das áreas em torno das vias principais

aumenta estradas ficam sobrecarregadas com

excesso de veículos;

– Redes crescem quantidade de tráfego aumenta;

Camada de Rede


– Solução seria aumentar largura de banda,

semelhante a aumentar limite de velocidade nas

rodovias, ou adicionar pistas a elas;

– Outra solução seria usar dispositivos que segmentam

a rede e controlam fluxo do tráfego, da mesma forma

que rodovia usaria sinais de trânsito para controlar

tráfego.

Camada de Rede


Camada de Rede

Comunicação Entre Redes Separadas

– Internet: coleção de segmentos de rede ligados

para facilitar o compartilhamento das informações;

– Boa analogia é o sistema rodoviário e as várias

pistas amplas, construídas para interconectar

muitas regiões geográficas;

– Redes operam de forma bastante semelhante, com

empresas conhecidas como provedores de serviços

de Internet (Internet Service Providers) oferecendo

serviços que ligam vários segmentos de redes.

Camada de Rede

Comunicação Entre Redes Separadas

Camada de Rede

Dispositivos de Rede da Camada 3

– Dispositivos de internetworking que operam na

camada 3 (rede) do modelo OSI ligam, ou

interconectam, segmentos de rede ou redes inteiras;

– Esses dispositivos são chamados de roteadores;

– Eles passam pacotes de dados entre as redes

baseados nas informações do protocolo de rede ou

da camada 3;

Camada de Rede


– Roteadores:

tomam decisões lógicas relativas ao melhor caminho para

entrega dos dados em uma rede;

direcionam pacotes para porta de saída e segmento

apropriados;

– Roteadores pegam pacotes dos dispositivos da LAN

(p. ex., estações de trabalho) e, baseados nas

informações da camada 3, os encaminham através da

rede;

Camada de Rede


– Roteamento, algumas vezes, é chamado de

switching da camada 3.

Camada de Rede


Internet Protocol (IP)

Arquitetura Internet

– A Internet fornece 3 conjuntos conceituais de

serviços:

SERVIÇOS DE APLICAÇÃO

SERVIÇOS DE TRANSPORTE CONFIÁVEL

SERVIÇO DE ENTREGA DE PACOTE SEM CONEXÃO

• Um sistema de entrega sem conexão fornece a base onde tudo se

estabelece

• Um serviço de transporte confiável fornece uma plataforma de

nível mais alto para as aplicações


Conceito de entrega não confiável

– O serviço Internet consiste em um sistema de

entrega de pacotes

Não confiável

De melhor esforço

Sem conexão


Não confiável porque a entrega não é garantida

Sem conexão porque cada pacote é tratado

independentemente dos outros

De melhor esforço porque a Internet faz o possível

para entregar os pacotes

O protocolo define o mecanismo de entrega não

confiável e sem conexão

Ele define a unidade básica de transferência de dados

e o formato exato de todos os dados que trafegam na

Internet


Processo

do Usuário

Processo

do Usuário

TCP UDP

ICMP IP ARP RARP

Níveis

OSI 5-7

Nível

OSI 4

Nível

OSI 3

Níveis

OSI 5-7

APLICAÇÃO

TRANSPORTE

INTERNET

Interface de Rede

+ Hardware


O datagrama IP é dívidido em duas partes

– Cabeçalho (header) – contém informação para o

protocolo IP

– Dados – são relevantes apenas os protocolos de

nível mais alto.

Cabeçalho Dados


A unidade de transferência em uma rede física

é um frame, composto de header e dados

Para que um datagrama seja enviado de um

host para outro é necessário que ele seja

transportado em frames físicos

(encapsulamento)

Cabeçalho físico da rede datagrama IP com dados

Tamanho de Datagrama e MTU (Maximium

Transfer Unit)

– Um datagrama pode ser de qualquer tamanho

– Cada rede estabelece um limite máximo para o

tamanho dos dados a serem transferidos em um

frame físico

– Na Ethernet o limite máximo é 1500 bytes

Esse limite é conhecido como MTU


Problema na escolha de um MTU

– Valor baixo => datagrama pode não caber dentro

de um único frame

– Valor alto => espaço dentro do frame pode ser

desperdiçado

Solução Escolher um tamanho de datagrama conveniente

Dividir datagramas grandes em pedaços pequenos

(fragmentos)


Dessa forma, os datagramas podem ser

enviados através de uma rede física com MTU

pequeno, e serem remontados em um

datagrama completo

A internet não limita datagramas a um

tamanho específico

No entanto, sugere que redes e gateways

estejam preparados para tratar datagramas de

até 576 bytes sem fragmentá-los


Cada fragmento possui o mesmo formato do datagrama original

Há uma pequena diferença do header de um fragmento; alguns bits que indicam que ele é um fragmento

Na Internet, os fragmentos trafegam separadamente na rede e são remontados no destino (timer associado a remontagem)

Em caso de perda de algum fragmento, os fragmentos restantes são descartados, e o datagrama deve ser retransmitido



Onde:

– VERSÃO : versão do protocolo IP

Usado para verificar se o receptor, o emissor e os

gateways concordam no formato do datagrama

A versão atual do protocolo é 4

– TAMANHO DO CABEÇALHO: tamanho do header

do datagrama medido em palavra de 32 bits.

O header mais comum, contém 20 bytes, com LEN=5

– TAMANHO TOTAL: tamanho do datagrama IP

medido em bytes, incluindo o tamanho do header e

dados


TIPO DE SERVIÇO: especifica como o datagrama

deve ser tratado

– Divide-se em 5 sub-campos

Precendence: seus 3 bits especificam a importância de cada

datagrama, com valores de 0(normal) a 7 (controle de rede)

Tipo de serviço que o datagrama deseja

– D setado – requer delay baixo

– T setado – requer throughput

– R setado – requer confiabilidade alta

A internet não garante o tipo de serviço requerido, sendo utilizado

normalmente como um auxílio aos algoritmos de roteamento

PRECENDENCE D T R UNUSED


Qualquer gateway que fragmente o datagrama copia o campo IDENTIFICATION para dentro de cada fragmento – IDENTIFICAÇÃO, SINALIZADORES e

DESLOCAMENTO DO FRAGMENTO: controlam a fragmentação e remontagem de datagramas.

– IDENTIFICAÇÃO: utilizado juntamente com o endereço de origem para identificar o datagrama ao qual o fragmento pertence. Hosts geralmente criam um valor único para identificação incrementando um contador global cada vez que eles criam um datagrama.


SINALIZADORES– seus 2 bits de mais baixa ordem

controlam a fragmentação. O primeiro específica se o

datagrama pode ser fragmentado e o segundo

específica se esse é o último fragmento (fragmento

com offset mais alto)

DESLOCAMENTO DO FRAGMENTO: offset do

fragmento no datagrama original medido em unidade

de 8 bytes. Para remontar o datagrama, o destino deve

obter todos os fragmentos (de offset zero até o offset

mais alto)


TEMPO DE VIDA: tempo que o datagrama

permanecerá na Internet. Hosts e Gateways assumem

que cada transferência de rede leva 1 unidade de

tempo. Cada vez que um datagrama é processado,

esse tempo é decrementado de 1. O datagrama é

descartado quando esse tempo chega a 0.

PROTOCOLO: formato e conteúdo dos dados pela

identificação do tipo de protocolo. O mapeamento

valor-protocolo deve ser padronizado para toda a

Internet


CHECKSUM :assegura integridade dos valores do

header. O checksum IP é formado tratando o header

como uma seqüência de inteiros de 16 bits,

adicionando-os usando complemento a um, e então

tomando o complemento a um do resultado.

ENDEREÇO DE ORIGEM E ENDEREÇO DE

DESTINO: endereço de Internet de 32 bits do emissor

e do receptor do datagrama.

Dados: início da área de dados do datagrama. Seu

tamanho depende do que está sendo enviado no

datagrama


OPÇÕES (opcional): serve geralmente de debug e

teste de rede. Cada opção consiste de um código de

opção de 1 byte, de 1 byte de tamanho, e de um

conjunto de bytes de dados para opção. O byte de

código de opção é dividido em 3 campos:

– COPY: flag que controla como os gateways tratam as

opções durante a fragmentação

1. A opção será copiada para todos os fragmentos

0. A opção será copiada para dentro do fragmento

COPY OPTION CLASS OPTION NUMBER

1 2 5


OPTION CLASS E OPTION NUMBER: especifica a

classe geral da opção e fornece uma opção específica

nessa classe

As classes que podem ser associados são:

OPTION CLASS SIGNIFICADO

0 Controle de rede ou de datagrama

1 Reservado para uso futuro

2 Debug e medição

3 Reservado para uso futuro


• Veja a tabela OPTION CLASS e OPTION NUMBER OPTION

CLASS

OPTION

NUMBER

TAMANHO DESCRIÇÃO

0 0 1 Fim da lista de opção. Usado se as

opções não terminam no final do

datagrama

0 1 1 Sem operação

0 2 11 Segurança e restrições de tratamento

0 3 var Loose Source Routing. Usado para

rotear datagrama através de um

caminho específico


• Veja a tabela OPTION CLASS e OPTION NUMBER

OPTION

CLASS

OPTION

NUMBER

TAMANHO DESCRIÇÃO

0 7 var Record Route. Usado para monitorar

uma rota .

0 8 4 Identificador de Stream. Usado para

carregar um Ident. De Stream

SATNET.

0 9 var Strict Source Routing. Usado para

rotear datagrama através de um

caminho especifíco

2 4 var Internet TimeStamp. Usado para

registrar timestamps através da rota


OPÇÃO RECORD ROUTE

– Opções de roteamento e timestamp são as mais

interessantes porque elas fornecem um modo de

monitorar ou controlar como os gateways Internet

roteiam os datagramas

– Permite à origem criar uma lista vazia de endereços

IP

– Nessa lista são adicionados os endereços dos

gateways que tratam o datagrama


Formato da opção RECORD ROUTE

– Onde:

CODE- contém o campo COPY, OPTION NUMBER e

OPTION CLASS (7 para Record Route)

LENGHT – tamanho total da opção quando ela aparece no

datagrama IP, incluindo os 3 primeiros bytes

INTERNET ADDRESS – área para o endereço Internet

POINTER – offset dentro da opção do próximo slot disponível

CODE (7) LENGTH POINTER

INTERNET ADDRESS

...


OPÇÃO SOURCE ROUTE

– Fornece um modo para o emissor definir um

caminho através da Internet

– Utilizado somente por pessoas que entendem da

topologia da rede

– Usado para testar o throughput de um rede física,

forçando datagramas IP a trafegarem nessa rede.

– Suporta, na prática, 2 formas de source routing

STRICT SOURCE ROUTING

LOOSE SOURCE ROUTING


STRICT SOURCE ROUTE

– Inclui uma seqüência de endereços Internet

– Esses endereços especificam o caminho que o

datagrama deve seguir para chegar ao seu destino

– Caminho entre 2 endereços sucessivos na lista

deve consistir de uma única rede física


LOOSE SOURCE ROUTE

– Similar ao Strict Source Routing, só que permite

múltiplos hops entre endereços sucessivos

– As 2 opções requerem que gateways no caminho

gravem seus endereços por cima dos itens da lista

de endereços

– Portanto, quando o datagrama chegar ao seu

destino, ele conterá uma lista de todos os

endereços visitados

– O formato dessa opção é a mesma da Opção

Record Route

Endereçamento IP

Numa rede TCP/IP, cada computador recebe

um endereço de 32 bits

– Endereço IP

O endereço precisa ser único na rede

Para evitar esta duplicidade na Internet, a

distribuição de números IP é centralizada pelo

InterNIC

Descrito na RFC 1166

Endereçamento IP

O endereço IP é normalmente escrito como

quatro números decimais, separados por

pontos

Cada número decimal representa um byte dos

quatro existentes nos 32 bits

10010011 10100101 00000011 00000101

31 24 16 8 0

147 165 3 5

ROTEADOR

Endereçamento IP

Na verdade, o número IP não está associado a cada computador, e sim a cada interface de rede que o computador possui

Portanto se, uma máquina possui várias conexões a diversas redes físicas, ela pode ser referenciada por quaisquer desses endereços

Esse tipo de máquina é chamada de roteadora, ou GATEWAY, pois serve de interconexão a duas ou mais redes físicas distintas

A B

Endereçamento IP

O endereço IP é dividido logicamente em duas

partes:

– Parte de rede, identificando a rede dentro da

Internet

– Parte do nó, identificando um nó dentro de uma

dada rede

REDE

31 0

NÓ

Classes de Endereço IP

Três classes de endereços IP que uma organização

pode receber do American Registry for Internet

Numbers (ARIN) (ou do ISP da organização):

– Classe A

Redes até 16.777.214 nós

– Classe B

Redes até 65.534 nós

– Classe C

Redes até 254 nós

Classes de endereço IP

Classe A

– Usada apenas para redes com grandes números de

nós

– Pode existir apenas 127 redes classe A na Internet

– Distribuição muito limitada pelo InterNIC

0 REDE

7 bits 24 bits

NÓ

Exemplo:

• 27.10.141.1


Classe B

– Usada para redes de tamanho intermediário

– Atualmente, parece estar esgotada a distribuição de

classes B para novas redes

10 REDE

14 bits 16 bits

NÓ

Exemplo:

• 146.164.5.8

110 REDE

21 bits 8 bits

NÓ

Exemplo:

• 192.80.209.6


Classe C – Utilizada para redes com número pequeno de nós

(até 254)

– Devido ao esgotamento do endereços classe B, atualmente redes de tamanho intermediário recebem vários números classe C, ao invés de apenas um número classe B.


Classe D – A classe D é utilizada para comunicação multicast

– Utilizado quando um usuário quiser se comunicar com um determinado grupo de usuários.

– Exemplos de aplicações que utilizam a classe D

MBONE

VIC

SDR

WB

VAT

1 1 1 0 Grupo Multicast

28 bits


Classe E

– Reservada para uso futuro

1 1 1 1 0 Reservado

27 bits


Classe Intervalo válido

A 0.0.0.0 a 127.255.255.255

B 128.0.0.0 a 191.255.255.255

C 192.0.0.0 a 223.255.255.255

D 224.0.0.0 a 239.255.255.255

E 240.0.0.0 a 247.255.255.255

Convertendo Endereços

Convertendo Endereços IP decimais em

Equivalentes Binários

– Exemplo: Faça a conversão do primeiro octeto de

192.57.30.224 para o formato binário.

128 +64 +0 +0 +0 +0 +0 +0 = 192 27 26 25 24 23 22 21 20 1 1 0 0 0 0 0 0 = 11000000

– Exercício: Faça a conversão dos octetos restantes

(57, 30, 224) do endereço IP em formato

binário.

Convertendo Endereços

Convertendo Endereços IP Binários em

Equivalentes Decimais

– Para converter endereços IP binários em decimais,

use o procedimento inverso ao usado para converter

números decimais em números binários;

– Exemplo: Converter o primeiro octeto do endereço IP

binário 10101010.11111111.00000000.11001101 em

um número decimal com pontos.

1 0 1 0 1 0 1 0

27 26 25 24 23 22 21 20

128 0 32 0 8 0 2 0 = 128 + 32 + 8 + 2 = 170

Endereço IP Especiais

Endereço de rede

– Endereço que identifica uma rede

– Endereço IP que termine com 0s binários em todos os bits de

host é reservado para o endereço de rede (algumas vezes

chamado de endereço de cabo);

– Roteador usa um endereço IP de uma rede ao encaminhar

dados na Internet;

– Ele nunca vai ser usado como um endereço para qualquer

dispositivo que esteja ligado à rede;


Endereço de rede

– Hosts de uma rede podem apenas se comunicar

diretamente com os dispositivos que tenham a

mesma ID de rede

– Eles podem compartilhar o mesmo segmento físico

mas, se tiverem números de rede diferentes,

geralmente, não poderão se comunicar entre si, a

menos que haja outro dispositivo que faça a

conexão entre as redes.


Endereço de rede

– Exemplo:

176.10.0.0

10110000 00001010 00000000

PARTE DE REDE PARTE DO NÓ

Endereço de IP especiais

Broadcasting

– Broadcasting é a capacidade de se enviar uma

mesma mensagem para múltiplos usuários

simultaneamente

– Nem todas as tecnologias de rede suportam

igualmente ou eficientemente o uso de broadcasting

– Por isso, o uso de broadcasting é geralmente

limitado ao ambiente de redes locais

Endereço de Broadcasting

No endereçamento IP, o uso de broadcasting é obtido através do uso 1’s em todos os bits da parte do nó.

Exemplo: – 193.81.209.255

11000001 01010001 11010001 11111111

PARTE DE REDE PARTE DO NÓ


Loopback

– Rede de loopback (retorno)

– Os dados não saem da máquina

– Pode ser utilizados para teste da pilha de

protocolos TCP/IP.

– Endereço de classe A: 127.xx.yy.zz

127 Qualquer coisa

PARTE

DE REDE PARTE DO NÓ

Endereço Reservado (Privado)

É geralmente utilizado na Intranet

– 10 - única rede classe A

– 172.16 a 172.31 - 16 redes classe B contíguas

– 192.168.0 a 192.168.255 - 256 redes classe C contíguas

Qualquer organização pode usar quaisquer endereços

destes intervalos sem referência a qualquer

organização

RFC 1918 (Address Allocation for Private Internets)

Mascará de Sub-rede padrão

Define no endereço IP a divisão dos bits que

identificara a rede e o host

Endereço classe A

– 255.0.0.0

Endereço classe B

– 255.255.0.0

Endereço classe C

– 255.255.255.0

Objetivos da divisão em Sub-redes

Sub-endereçamento

Endereçamento da Internet não previu um

grande crescimento da rede, com muitas redes

pequenas

Solução

– Subdividir uma classe de endereçamento IP em um

conjunto de redes menores

Essa solução é chamada de sub-

endereçamento

Sub-endereçamento

Exemplo

Sub-endereçamento

O conceito da sub-redes modifica ligeiramente

a interpretação dos endereços IP

A parte local (de nó) é subdividida em uma

parte de sub-rede e outra parte referente ao nó

REDE

31 0

NÓ

Sub-rede

Sub-endereçamento

A divisão da parte local é deixada a crédito do

administrador local

Por exemplo, um endereço de classe B é

dividido em 2 bytes para a parte de rede e 2

bytes para a parte local

O administrador pode então escolher em

dividir a parte local em 1 byte para a sub-rede

e 1 byte para o nó

Sub-endereçamento

Nesse caso, teríamos 254 sub-redes, cada

uma com capacidade para até 254 nós.

Se fosse necessário mais sub-redes, o

administrador poderia ter dividido a parte local

reservando 9 bits para a sub-rede e 7 bits para

o nó

Neste caso, teríamos 510 sub-redes, cada

qual no máximo 126 nós

Sub-endereçamento

O sub-endereçamento é implementado através

de uma máscara de 32 bits, chamada de

máscara de sub-rede (Subnet Mask)

Nesta máscara, todas as partes que se

referem a rede e a sub-rede ficam com os bits

ligados;

No exemplo anterior (9 bits para a sub-rede e

7 bits para nó)

11111111 11111111 11111111 10000000

Sub-endereçamento

Na máscara, os bits de sub-rede não precisam

estar contíguos

A notação da máscara é igual ao do endereço

IP

No nosso exemplo, 255.255.255.128

Em uma mesma rede, todos os nós em todas

as sub-redes devem possuir a mesma

máscara de sub-endereçamento

Sub-endereçamento

A Finalidade de se Criar uma Subredes

– Principal motivo para se usar subredes é reduzir o

tamanho de um domínio de broadcast;

– Broadcasts são enviados a todos os hosts em uma

rede ou subrede;

– Quando tráfego de broadcast começar a ocupar

demais a largura de banda disponível,

administradores de rede poderão optar por reduzir o

tamanho do domínio de broadcast.

CIDR(Classless Inter-Domain Routing)

Problema

– Aparentemente esgotaram-se os endereço de

classe B

– Ainda restam muitos classes C

– Organização de maior porte passaram a receber

um conjunto de classes C

– Aumento significativo no tamanho das tabelas de

roteamento.

Solução

– CIDR (técnica de supernetting)

CIDR

Conceito básico

– Alocar múltiplos endereços IP de modo a ser possíveis

agregá-los em uma única entrada na tabela de roteamento

Requisitos

– Os endereços a serem agregados tem que possuir os

mesmos bits mais significativos

– Os protocolos de roteamento envolvidos tem que manter em

suas tabelas os endereços e suas máscaras de agregação

armazenadas em 32 bits cada

BGP-4

RIPv2

OSPF

CIDR

São utilizados dois valores para representar

um bloco CIDR

– O primeiro endereço do conjunto de endereços

– a máscara utilizada para o agregar o conjunto

O termo classless é devido ao fato que o

roteamento é feito sem levar em consideração

se o endereço pertence a classe A, B ou C

CIDR

Suponha que todas as novas classes C da Europa

estejam no intervalo 194.0.0.0 à 195.255.255.255

– 194.0.0.0 0xc20000000

– 195.255.255.255 0xc3ffffff

– Bastaria uma entrada na tabela de roteamento:

– 194.0.0.0 com máscara 254.0.0.0

– Cálculo para obtenção da máscara

(0xc2000000) 11000010 00000000 00000000 00000000

(0xc3f f f f f f) 11000011 11111111 11111111 11111111

Máscara 11111110 00000000 00000000 00000000

254 0 0 0

Determinação do caminho

Determinação do Caminho

– Determinação do caminho ocorre na camada 3 e

permite que roteador avalie caminhos disponíveis

para um destino e estabeleça forma de lidar com

pacote;

– Serviços de roteamento usarão informações da

topologia da rede quando estiverem avaliando

caminhos da rede;

– Determinação do caminho: processo que roteador

usa para escolher o próximo salto no caminho para

que pacote trafegue em direção ao seu destino;



– Processo é também chamado de rotear o pacote;

– Determinação do caminho para um pacote pode ser

comparada a uma pessoa dirigindo um carro de um

lado a outro de uma cidade:

Motorista tem mapa que mostra as ruas por onde precisa

seguir para chegar ao seu destino;

Caminho de um cruzamento a outro é um salto;

De forma semelhante, roteador usa mapa que mostra

caminhos disponíveis para um destino.



– Roteadores também podem tomar decisões

baseados na densidade do tráfego e na velocidade

do link (largura de banda);

– Da mesma forma, um motorista pode optar por um

caminho mais rápido (uma estrada) ou usar uma

rua com menos movimento.


Endereçamento da Camada de Rede

– Endereço de rede ajuda o roteador a identificar um

caminho dentro da nuvem da rede;

– Roteador usa o endereço de rede para identificar a

rede de destino de um pacote dentro de uma

internetwork;

– Para alguns protocolos da camada de rede, um

administrador de rede atribui endereços de rede de

acordo com plano predeterminado de endereçamento

da internetwork;

Algoritmo de Roteamento IP

O IP usa um algoritmo único para rotear um datagrama IP

Forma do algoritmo de roteamento:

Endereço IP da rede de destino = meu endereço IP de rede ?

sim não

Enviar datagrama IP na

rede local Enviar datagrama IP para a gateway

correspondente ao endereço IP da

rede de destino

Algoritmo de Roteamento IP

Algumas mudanças foram feitas no algoritmo de

roteamento para acomodar as sub-redes

O Forma do algoritmo de roteamento com sub-redes:

E bit-a-bit (endereço IP de destino, máscara de sub-rede)

E bit-a-bit (meu endereço IP, máscara de sub-rede)?

sim não

Enviar datagrama IP na

rede local Enviar datagrama IP para a gateway

correspondente ao endereço IP da

(sub) rede de destino

Algoritmo de Roteamento IP (com Sub-redes)

Obtém o endereço de

destino IP

E bit-a-bit end_dest_IP com

máscara(s)_sub-rede_local(is)

Há uma correspondência?

Há uma rota de entrada indireta?

A rota padrão é especificada?

NÃO

NÃO

NÃO

E bit-a-bit interface(s) loca(is) com

máscara(s)_sub_rede_loca(is)

SIM

SIM

SIM

Entrega diretamente

usando a interface local

correspondente

Entrega indiretamente

ao endereço IP do

roteador correspondente

Entrega indiretamente

para o endereço IP do

roteador padrão

Envia mensagem de erro

ICMP “rede inantigível”

arquitetura tcp/ip (ein-358) - cavalcantetreinamentos.com.br · – ipv6 e internet 2 ... – ele...

Documents