como funciona a internet - ip e redes

Como funciona a InternetIP e redes

Antonio M. Moreiras

José Luiz Ribeiro Filho

12/08/2014 – 9h00 às 10h30

Como funciona a InternetVocê sabe?

• Para que servem os APs, hubs, switches, roteadores, e outros equipamentos de rede?

• Qual a diferença entre uma ligação telefônica convencional e a Internet?

• É possível “grampear” uma conversa no Skype? Como?

Como funciona a InternetO que é e pra que serve o IP

• Por que a Internet usa dois tipos de endereços, o IP (numérico) e o nome (alfa-numérico)?

• Número IP: 200.160.4.2

• Nome: www.cgi.br

Na verdade somente o número IP é usado para designar os dispositivos

conectados na rede

Como funciona a InternetA origem do número IP

• Por que não usar o modelo da telefonia para identificar dispositivos na rede digital também?

• Números telefônicos

55 11 5509-3511

cod. paíscod. região

id. assinante

centraltelefônica

Como funciona a InternetComposição dos números IP

• Números IP (4x8 bits = 4.294.967.296 endereços)

Exemplos:

Rede grande (classe A – 128 redes): 10.0.0.223 (até 255 x 255 sub-redes)Rede média (classe B – 16 mil redes): 172.16.2.4 (até 255 sub-redes)Rede pequena (classe C – 2 milhões de redes): 192.168.0.10 (não tem sub-redes)Endereços especiais: 127.0.0.1 (loopback)

x.x.x.255 (broadcast)Bloco brasileiro IPv4: 200.20.0.0 - 200.93.0.0 (>18 mil sub-redes)

Lista dos IPs da América Latina: ftp://ftp.lacnic.net/pub/stats/lacnic/delegated-lacnic-latest

Bloco CIDR

Como funciona a InternetQual o número IP de um site?

• Cada site da Internet tem um número IP

• nslookup – programa para obter um endereço IP a partir de um nome de domínio

Pode haver mais de um site associado a um mesmo IP, desde que os sites estejam no

mesmo servidor.

end. IPv6

end. IPv4

Como funciona a InternetComo saber se um IP esta ativo?

• ping – programa para testar a resposta de um IP

O que é o ping da morte?

Como funciona a InternetRede telefônica x Rede IP

Rede telefônica:

• analógica

• comutação de circuitos

• Necessário estabelecer o caminho fim a fim antes que qualquer informação seja enviada.

• Reserva de largura de banda entre as extremidades, para que a informação de voz percorra sempre o mesmo caminho.


Rede IP:

• digital

• comutação de pacotes (dados)

• não exige o estabelecimento prévio de um caminho físico para a transmissão dos pacotes de dados. Os pacotes podem ser transmitidos por diferentes caminhos e chegar fora da ordem em que foram transmitidos.

• a largura de banda é fornecida sob demanda.


COMUTAÇÃO DE

CIRCUITOS

COMUTAÇÃO DE

PACOTES

Configuração de

chamadasObrigatória Não necessária

Caminho físico

dedicadoSim Não

Pacotes seguem o

mesmo caminhoSim Não

Pacotes chegam na

mesma ordemSim Não

Reserva da largura de

bandaFixa Dinâmica

Largura de banda

desperdiçadaSim Não

A falha de um

equipamento é fatalSim Não

• A informação precisa ser digitalizada (o mundo é analógico)- o que é contínuo (áudio/voz) é “discretizado” (em bits) e agrupado em “pacotes”

• São armazenados (memórias digitais) antes de serem enviados - são replicados (várias vezes)- store and forward - podem deixar rastro (nas memórias dos equipamentos

no percurso até o destino)- podem ser reenviados muitas vezes

Como funciona a InternetOs equipamentos em uma rede

• NIC – Network Interface Card – permite que um dispositivo se conecte a uma umarede IP (com ou sem fio)

• AP router – Access Point wifi – transmite os pacotes dentro de uma rede sem fio e faz a conversão para a rede com fio.

• Modem - Cable ou ADSL – transmite os pacotes para a rede externa e faz a conversão dos meios físicos (cabo coaxial, linha telefônica, rádio, etc.).

Rede doméstica

Como funciona a InternetOs equipamentos em uma rede - NIC

Cada dispositivo de uma rede só pode ter um endereço IP?

• Não, cada NIC tem um único endereço IP.

• Um dispositivo de rede pode ter mais de um NIC => mais de um IP

• Deve haver pelo menos um NIC real para conexão física com uma rede, porém é possivel incluir vários NICs virtuais => mais de um IP

• Dispositivos de transmissão de dados em geral possuem vários NICs

Smartphones possuem NIC?

• Sim, para se conectar à rede 3G ou 4G ossmartphones precisam de um NIC wireless.

Um computador pode rotear?

• Sim, basta ter pelo menos 2 NICs.

Como funciona a InternetOs equipamentos em uma rede – AP

Os APs compartilham a banda de saída (upstream) com todos os dispositivos conectados em sua rede wifi.

• A banda efetiva de um dispositivo conectado a um AP é uma fração da banda total de saída;

• Os dispositivos conectados a um AP disputam a suabanda total.

• APs que operam como routers são chamadostambem de Gateways

(roteador + DNS + DHCP server)

Em geral os APs possuem hubs integrados

• Um hub também compartilha a bandade saída com todas as suas portas de acesso.

Os APs e hubs permitem a inspeção de todos os dados que transitam em qualquer das suas portas.

Como funciona a InternetOs equipamentos em uma rede – Modem

O modem faz a conversão do sinaldigital da rede interna (LAN) para a sinais analógicos na redeexterna (WAN).

• O cable modem tem em suasaída um cabo coaxial ondecompartilha a conexão com a Internet e o sinal da TV a cabo.

• A conexão é assimétrica – a banda de entrada é maior do que a banda de saída.

• O modem ADSL se conecta na rede telefônicaanalógica e compartilha o mesmo meio físico(par metálico)

Como funciona a InternetOs equipamentos em uma rede

• Switch – Comutador de pacotes – concentra o tráfego IP dos dispositivos conectados na rede. Permite isolar o trânsito de pacotes nas suas portas e configurar sub-redesdepartamentais.

• Firewall – bloqueia o tráfego indesejado de entrada ou saída, descartando os pacotes. Protege a rede interna (LAN) contra acessos externos (WAN) não permitidos (penetração).

• Roteador – controla a o trânsito de pacotes entre a rede interna e externa e informaaos outros roteadores da rede externa sobre os IPs da sua rede.

Rede Corporativa

Firewall

Como funciona a InternetOs equipamentos em uma rede – Switch

Qual é a diferença entre um switch e um AP/Hub?

• O switch pode controlar seletivamente o tráfego de pacotes nassuas portas;

• O switch isola o tráfego entre suas portas;

• A porta de saída do switch pode ter banda maior do que a das portas de entrada/acesso;

• O switch tem inteligência – observa o campo de “estação” do IP.

O switch permite criar redes departamentais agregando dispositivos(computadores, APs wifi, impressoras, etc.) em sub-redes separadas e isoladas, dentro de uma mesma LAN corporativa.

Como funciona a InternetOs equipamentos em uma rede – Router

Qual é a diferença entre um roteador e um switch?

• O roteador pode se conectar a mais de uma rede externa (WAN);

• O roteador troca informações dinamicamente com outros roteadores (tabela de rotas que cada um conhece) por meio de protocolos de roteamento, permitindo otimizar os caminhos dos pacotes;

• O roteador tem inteligência mais complexa – observa o campo de “rede”do endereço IP..

Em geral a banda de conexão externa do roteador (WAN) é menor do que a banda de conexão interna (LAN).

Como funciona a InternetOs equipamentos de rede - comparação

AP/Hub Switch Router

Barato (R$50) Caro (R$ 5 mil) Muito caro (> R$50 mil)

Não tem nenhuma

inteligênciaInteligência para a LAN Inteligência para a WAN

Regenera e replica os

sinais elétricos em

todas as portas

Observa o campo de

“estação” do IP e

encaminha os pacotes

Observa o campo de

“rede”do IP e roteia os

pacotes para a WAN

Toda a banda de saída é

compartilhada por todas

as suas portas de

entrada

Banda de saída superior

às portas de entrada;

A banda de saida para a

WAN é menor do que a

banda na LAN

A banda disponível para

cada dispositivo é uma

fraçao da banda de

saída

Permite utilização

integral da banda de

entrada e controle de

banda por porta

Utiliza o somatório de

todas as bandas de

saída para a WAN

Permite a inspeção de

todos os pacotes da rede

local - LAN

Isola o transito de

pacotes dentro da rede

local

Roteia somente os

pacotes para a WAN, de

acordo com rede de

destino

Fácil instalação e usoInstalação e uso de

média complexidade

Instalação e uso

complexos.

Pode isolar partes da

Internet.

Como funciona a InternetJuntando tudo

ISP

OperadorA

OperadorB

INTERNET

PTT

PTT

Rede doméstica

Rede doméstica

Rede Corporativa

Escritório A Escritório B

Firewall Firewall

Firewall

switch

IPs Privados

IPs Públicos(classe C)

IPs Públicos(Bloco CIDR)

tráfego isolado pelo switch

VPN = Virtual Privet Network

ObrigadoAntonio M. Moreiras

[email protected]é Luiz Ribeiro Filho

[email protected]