TCP/IP
PROGRAMAÇÃO1. Histórico2. Conceitos básicos3. Endereçamento Internet4. Modelo OSI5. Modelo TCP/IP6. Tecnologia de redes7. Protocolo ARP8. Protocolo IP9. Fragmentação.10. Interconexão de rede11. Roteamento 12. Protocolo ICMP14. Protocolo UDP15. Protocolo TCP16. Configuração 16. Serviços TCP/IP.
HISTÓRICO.
1962-1969.
USA x URSS
GUERRA FRIA
GRANDE DE DISPONIBILIDADE DE RECURSOS FINANCEIROS.
USA ANTECIPANDO A GUERRA ATÔMICA MONTA A PRIMEIRA REDE
DISTRIBUÍDA, EVITANDO O CONTROLE CENTRALIZADO DO PROCESSO DE COMUNICAÇÃO INFORMÇÃO PARADA PARCIAL.
REDE ARPANET - REDE DE PACOTE
StanfordResearchInstitu te
TheUniversity
of U tah
University o fCaliforn ia atLos Angeles
Universityof Californ ia
at SantaBarbara
R E D EA R P A N E T
HISTÓRICO
1969-1973
ARPANET ESTAVEL
KEN THOMPSON, DENNIS RITCHIE E JOSEPH OSSANNA NOS LABORATÓRIOS DA BELL LABSDESENVOLVERAM A PRIMEIRA
VERSÃO UNIX PARA O EQUIPAMENTO DA DEC - PDP-7 EM ASSEMBLER
DENNIS RITCHIE E BRIAN KERNINGHAN CRIARAM A LINGUAGEM C
UNIX É REESCRITO EM LINGUAGEM C.
HISTÓRICO
1972-1975
ARPANET COM 40 HOSTS
ARPANET FUNCIONAL MAS COM PERÍODOS DE CRASH EM SOBRECARG;
DARPA PROCURA PROTOCOLO MAIS ESTÁVEL PARA A REDE
CRIAÇÃO DO TCP/IP;
CRIAÇÃO DO CORREIO ELETRÔNICO
HISTÓRICO.
1980
DARPA INICIOU A CONVERSÃO A CONVERSÃO DA REDE DE PESQUISA PARA O NOVO PROTOCOLO TCP/IP.
1983
DARPA TERMINOU A CONVERSÃO E DETERMINOU QUE QQUER NOVA MÁQUINA DA REDE DEVE UTILIZAR O TCP/IP.
DIVISÃO DA REDE: PESQUISA = ARPANET E MILITAR = MILNET
HISTÓRICO.
INTERESSE DO DARPA EM MELHORAR O PROTOCOLO, LIBEROU O PROTOCOLO PARA UNIVERSIDADES.
ÉPOCA EM QUE A MAIORIA DAS UNIVERSIDADES UTILIZAVAM UNIX DE
BERKELEY (BSD UNIX).
BOLT BERANEK E NEWMAN IMPLEMENTARAM E INTEGRARAM O TCP/IP NO UNIX BSD.
A PARTIR DESTE PONTO VÁRIAS MÁQUINAS FORAM COLOCADAS EM REDE E COMUNICANDO ATRAVÉS DO TCP/IP.
HISTÓRICO.
UNIX BSD GANHOU MAIS FORÇA COM O TCP/IP E OS CONJUNTOS DE UTILITÁRIOS DE REDE.
UNIX FICOU MULTIUSUÁRIO.
DESENVOLVIMENTO DE UM MÉTODO DE COMUNICAÇÃO QUE PERMITE UM PROGRAMA DE APLICAÇÃO ACESSAR UM PROTOCOLO DE COMUNCIAÇÃO - SOCKET.
CARACTERÍSTICAS GERAIS DO TCP/IP
ATUA A PARTIR DA CAMADA 3 DO MODELO OSI;
É INDEPENDENTE DA TECNOLOGIA DE REDE DE NÍVEL 2 (ETHERNET, TR, FRAME-RELAY)
NÃO UTILIZA CONFIRMAÇÃO NA CAMADA DE REDE
UTILIZA CONFIRMAÇÃO NA CAMADA DE TRANSPORTE
É ROTEÁVEL
POSSUI PROTOCOLO DE CONTROLE DE REDE
É TOTALMENTE PADRONIZADO - RFC
REQUEST FOR COMMENT - RFC
SÃO DOCUMENTOS QUE DESCREVEM O FUNCIONAMENTO DE QQUER PROTOCOLO QUE ESTÁ NA INTERNET.
Modelo TCP/IP
AplicaçãoAplicação
TransporteTransporte
Inter-redeInter-rede
RedeRede
Mensagens da aplicação
Datagramas IP
HDLC, X.25, PPP, SLIP,Ethernet, Token-Ring, FDDI,ATM, LLC, NDIS, ...
INTERCONEXÃO DE REDE
MensagemMensagemidênticaidêntica
PacotePacoteidênticoidêntico
RoteadorRoteador
Rede Física 1Rede Física 1 Rede Física 2Rede Física 2
Inter-rede
Rede RedeRede
Host AHost A
QuadroQuadroidênticoidêntico
DatagramaDatagramaidênticoidêntico
Inter-Rede
Transporte
Aplicação
Rede
Host AHost A
QuadroQuadroidênticoidêntico
DatagramaDatagramaidênticoidêntico
Inter-Rede
Transporte
Aplicação
COMPARATIVO
Arquitetura OSI
Físico
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
Arquitetura TCP/IP
Rede
Inter-rede
Transporte
Aplicação
COMPARATIVO
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
DS, MHSFTAM
ISO Presentation
ISO Session
ISOTransport
C4
X.25SNDCP
LLCIEEE 802.2
IEEE 802.3IEEE 802.5
Ethernet Ethernet Ethernet
X.25
PPP
Serial
IP, ICMPIPX
SPX
DD MLID DD NDISUnix
LSL
NCP
Shell
Binding ARP
TCP, UDP
Winsock socket TLI
DNS SMTP
FTP
pingHTTP
NFS
POP
Telnet
EXEMPLO
Roteador principal
Hub ou switch
M
M
M
Roteador B
Servidor HTTPServidor DNS
Gerência SNMP
Servidor SMTPPOP3/ IMAP4
Servidor FTPServidor News
M
Servidor NFS, NISServidor LPD
EXEMPLO
Clientes
Servidor ExternoHTTP, FTP, DNS
Roteador
Acesso Remoto
Servidor SMTP/POP3Correio corporativo
Servidor HTTPDNS, FTP
FirewallFiltros, NATProxy HTTP, FTP, TelnetGateways seguros
ServidorProxy
EXEMPLO
Internet
Roteador A
M
SistemaTelefônico
M M M M M...
M
Hub ou switch
M
M
M
Roteador B
Acesso IPDedicado
Acesso IPDiscado
Servidor HTTPServidor DNS
GerênciaServidor SMTPPOP3/ IMAP4Radius/Tacacs
Servidor FTPServidor News
MODELO TCP/IP
Rede
Inter-rede
Transporte
Aplicação
ICMP
IP
IGMP
TCP UDP
TELNETSMTP/DNS
HTTPFTP
ARP RARP
Meio FísicoMeio Físico
802.3 802.4 802.5 802.6 X.25
Interface de Hardware
. . .
CONCEITOS BÁSICOS DO TCP/IP
SERVIÇO ORIENTADO A CONEXÃO
lado A ! lado B!
1 discar número !2 ! tira telefone do gancho3 ! responde “alô”4 responde alô !5 idenfica-se !6 ! identifica-se7 inicia conversação !... ******Troca de Informações ****** 8 encerra conexão !8 ! encerra conexão.
SERVIÇO ORIENTADO A DATAGRAMA (S/CONEX)
1. ESCREVER UMA CARTA
2. COLOCAR NO ENVELOPE
3. PREECHER DADOS DE DESTINO/EMISSOR
4. ENTREGAR NO CORREIO
5. CORREIO DESPACHA ATRAVÉS DE UM MEIO DE LOCOMOÇÃO (AVIÃO, NAVIO, CAMINHÃO...)
6. CORREIO ENTREGA NA CX POSTAL
7. CX POSTAL É VERIFICADO PERIODICAMENTE.
SERVIÇO COM CONFIANÇA
EXISTE A GARANTIA DE ENTREGA DA MENSAGEM, EXEMPLO: CARTA REGISTRADA, ENCOMENDA DHL
SERVIÇO SEM CONFIANÇA.
NÃO EXISTE A GARANTIA DA MENSAGEM, EXEMPLO: CARTA COMUM
MODELO DE ESTRUTURA EM CAMADA ISO/OSI
COMPARATIVO MODELO OSI x TCP/IP
ESTRUTURA DO PROCESSO DE ENCAPSULAMENTO
CONJUNTO DE PROTOCOLOS TCP/IP
ENDEREÇAMENTO INTERNET
ENDEREÇAMENTO INTERNET
ENDEREÇO INTERNET = REDE + HOSTS CADA ENDEREÇO É CONSTITUÍDO DE 32
BITS CADA MÁQUINA PODE TER UM OU
MAIS ACESSO A REDE (INTERFACE) E, PARA CADA ACESSO DEVE CORRESPONDER UM ENDEREÇO ENDEREÇOS DE UMA REDE INTERNET
SÃO GLOBALMENTE ÚNICOS SE UM COMPUTADOR MUDA DE
SEGMENTO LÓGICO OU FÍSICO, SEU ENDEREÇAMENTO DEVE MUDAR.
CONSTITUIÇÃO DE UM ENDEREÇAMENTO INTERNET
EXEMPLO DE ENDEREÇAMENTO INTERNET
10101100 00110010 00001010 01100100
0 1 2 3
TAMBÉM REPRESENTADO POR
172 . 50 . 10 . 100
0 1 2 3
ELEMENTOS DE UM ENDEREÇO INTERNET
NETWORK ID.
IDENTIFICA UM SEGMENTO LÓGICO DE REDE.
Ethernet
Ethernet
BridgeEthernet
172.16.0.0
172.16.0.0
ELEMENTOS DE UM ENDEREÇO INTERNET
HOST ID.
IDENTIFICA UM HOST SEGMENTO LÓGICO DE REDE.
Ethernet
Ethernet
BridgeEthernet
172.16.0.0
172.16.0.0
1 7 2 .1 6 .1 .1
1 7 2 .1 6 .4 .4
1 7 2 .1 6 .1 .11 7 2 .1 6 .4 .4
CLASSES DE ENDEREÇAMENTO.
CLASSE A
- UM BYTE PARA NETID (REDE)
- TRES BYTES PARA HOSTID (HOST)
- UTILIZADO EM LOCAIS QUE POSSUEM POUCAS REDES (SEGMENTOS LÓGICOS) E MUITOS HOSTS NESTAS REDES
- VL. DO BYTE 1: 1 ATÉ 126
- EXEMPLOS - 1.0.0.0, 2.0.0.0, 126.0.0.0
- TOTAL REDES - 126.
- TOTAL DE HOST POR NETID - 16777214
CLASSES DE ENDEREÇAMENTO.
CLASSE B
- DOIS BYTES PARA NETID (REDE)
- DOIS BYTES PARA HOSTID (HOST)
- UTILIZADO EM LOCAIS QUE POSSUEM QTD MEDIA REDES (SEGMENTOS LÓGICOS) E QTD MEDIA DE HOSTS NESTAS REDES
- VL DO BYTE 1 - 128 ATÉ 191
- EXEMPLOS - 128.1.0.0, 128.2.0.0, 191.1.0.0
- TOTAL REDES - 65536
- TOTAL DE HOST POR NETID - 65534
CLASSES DE ENDEREÇAMENTO.
CLASSE C
- TRES BYTES PARA NETID (REDE)
- UM BYTE PARA HOSTID (HOST)
- UTILIZADO EM LOCAIS QUE POSSUEM MUITAS REDES (SEGMENTOS LÓGICOS) E POUCOS HOSTS NESTAS REDES
- VL. DO BYTE 1: 192 ATÉ 223
- EXEMPLOS - 192.1.1.0, 192.1.2.0, 223.1.1.0
- TOTAL REDES - 16777216
- TOTAL DE HOST POR NETID - 254
CLASSES ESPECIAIS DE ENDEREÇAMENTO.
CLASSE D
- VL DO BYTE 1: 224 ATE 239
CLASSE E
- VL DO BYTE 1: 240 ATE 247
ENDEREÇO DE LOOPBACK.
- VL DO BYTE 1: 127
- TODO HOST POSSUI O ENDEREÇO
127.0.0.1
- UTILIZADO PARA TESTES INTERNOS
Ethernet
BridgeEthernet 172.16.0.0
1 7 2 .1 6 .4 .4
1 7 2 .1 6 .1 .1
Token-ring
Router
172.17.0.01 7 2 .1 7 .4 .4
1 7 2 .1 6 .1 .5 0
1 7 2 .1 7 .1 .5 0
EXEMPLO DE UMA REDE TCP/IP
ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL - ARP
Ethernet
MAC
00 0D 0A 4A E2 2B
IP
172.16.1.1
MAC
00 0D 0A 4F 77 82
IP
172.16.4.1
ARP - ADDRESS
RESOLUTION
PROTOCOL
PROTOCOLO ARP.
DUAS MÁQUINAS NA MESMO SEGMENTO LÓGICO PODEM SE COMUNICAR SOMENTE SE ELES CONHECEM O ENDEREÇO FÍSICO (MAC) DE DESTINO
PROBLEMA COMO MAPEAR O ENDEREÇO IP PARA UM ENDEREÇO MAC CORRETO ????
Ethernet
MAC
00 0D 0A 4A E2 2B
IP
172.16.1.1
MAC
00 0D 0A 4F 77 82
IP
172.16.4.1
ping
172.16.4.1
colibri
tucano
A MÁQUINA COLIBRI QUER COMUNICAR COM O TUCANO
ENCAPSULAMENTO ETHERNET
PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
A ESTAÇÃO COLIBRI ENVIA UM PACOTE “BROADCAST ETHERNET” CONTENDO A MENSAGEM ARP PERGUNTANDO SE ALGUÉM NA REDE POSSUI UM ENDEREÇO IP ESPECÍFICO. A ESTAÇÃO TUCANO RECEBENDO O PACOTE
ETHERNET PROCESSA A MENSAGEM ARP E VERIFICA QUE O ENDEREÇO PROCURADO É O SEU, NESTE CASO DEVOLVE UMA RESPOSTA PARA A ESTAÇÃO EMISSORA DO PEDIDO FORNECENDO O SEU ENDEREÇO MAC, CASO O ENDEREÇO PROCURADO NÃO CORRESPONDE AO SEU O PACOTE É DESCARTADO.
Ethernet
IP
172.16.1.1
IP
172.16.4.1
ping172.16.4.1
colibri
tucano
ENCAPSULAMENTO ARP
PACOTE ARP
CACHE DE MAPEAMENTO
CADA ESTAÇÃO MANTÉM UM “CACHE” DOS MAPEAMENTOS DESCOBERTOS, ESTE CACHE DEVE SER ATUALIZADO PERÍODICAMENTE
OTIMIZAÇÃO DE OPERAÇÃO
CADA ESTAÇÃO QUE SOLICITA UM ENDEREÇO FÍSICO, ENVIA O SEU PRÓPRIO MAPEAMENTO DE ENDEREÇO IP, PARA AGILIZAR AS RESPOSTAS E ATUALIZAÇÃO DO CACHE DAS DEMAIS ESTAÇÕES.
DESCRIÇÃO DE CAMPOS HARDWARE TYPE
ESPECIFICA O TIPO DA INTERFACE FÍSICA (1 PARA ETHERENT)
PROTOCOL TYPEESPECIFICA O PROTOCOLO DA CAMADA DE REDE (800 PARA IP)
HLENESPECIFICA O COMPRIMENTO DO ENDEREÇO FÍSICO (6 PARA ETHERENET)
PLENESPECIFICA O COMPRIMENTO DO ENDEREÇO DE REDE (4 PARA IP)
OPERATIONESPECIFICA O TIPO DE MENSAGEM
1 Arp Request2 Arp Response3 Rarp Request4 Rarp Response
HA HARDWARE ADDRESS
IP INTERNET ADDRESS
COMANDO ARP
arp -a
Interface: 172.16.244.2
Internet Address Physical Address Type
172.16.244.78 00-60-97-6d-38-0d dynamic 172.16.245.134 00-10-4b-87-2f-ad dynamic
INTERNET PROTOCOL - IP
PROCOTOLO IP
O PROTOCOLO IP É UTILIZADO NA CAMADA DE REDE DA ARQUITETURA INTERNET. PERMITE A COMUNICAÇÃO ENTRE MÁQUINAS, DE FORMA INDEPENDENTE DA ESTRUTURA DE COMUNICAÇÃO SUBJACENTE. (ETHERNET, TOKEN-RING,
FDDI, FR, SLIP, PPP, ETC.)
CARACTERÍSTICAS ARQUITETURAIS
UTILIZA O SISTEMA DE ENTREGA DE PACOTE
ENTREGA NÃO-CONFIÁVEL (UNRELIABLE) : O PACOTE PODE SER PERDIDO, DUPLICADO, SOFRER ATRASO OU ENTREGUE FORA DE ORDEM
SERVIÇO SEM CONEXÃO (CONECTIONLESS), OS PACOTES SÃO TRATADOS DE MANEIRA INDEPENDENTE
NÃO HÁ RETRANSMISSÃO DE PACOTES
PROPÓSITO DO INTERNET PROTOCOL (IP)
DEFINE A UNIDADE BÁSICA DE TRANSFERÊNCIA DE DADOS PELA INTERNET. DESTA FORMA ESPECIFICA A
FORMA EXATA DE TODOS OS DADOS QUE PASSAM PELA INTERNET
EXECUTA FUNÇÃO DE ROTEAMENTO, ESCOLHENDO OS CAMINHOS QUE OS DADOS IRÃO TRAFEGAR
INCLUI UM CONJUNTO DE REGRAS QUE EMBUTEM O CONCEITO DE ENTRAGA DE PACOTE SEM CONFIANÇA.
UNIDADES DE DADOS DO PROTOCOLO IP
DATAGRAMASUNIDADES DE DADOS COM TODAS AS INFORMAÇÕES NECESSÁRIAS PARA O SEU ENCAMINHAMENTO ATÉ O DESTINO FINAL
FORMATO GERAL CABEÇALHO + ÁREA DE DADOS
FORMATO DO DATAGRAMA (PACOTE) IP
FUNÇÕES GERAIS DE CONTROLE
VERSESPECIFICA A VERSÃO DO PROTOCOLO IP SENDO UTILIZADO. A VERSÃO ATUAL É 4.
HLENESPECIFICA O COMPRIMENTO DO HEADER IP EM MÚLTIPLOS DE 32 BITS.
TOTAL LENGTHFORNECE O COMPRIMENTO TOTAL DO DATAGRAMA EM BYTES, INCLUINDO O CABEÇALHO E DADOS, NO MÁXIMO 65536 BYTES.
FUNÇÕES GERAIS DE CONTROLE
TIPO DE SERVIÇO
Precedence - Precedencia do datagrama com valores de 0 a 7.
D - Solicita serviço em baixo atrasoT - Solicita serviço de alta vazãoR - Solicita serviço de alta confiabilidade
CAMPOS DE CONTROLE DE FRAGMENTAÇÃO E REMONTAGEM
IDENTIFICATION UM INTEIRO QUE IDENTIFICA O DATAGRAMA
FLAGS NO FRAGMENT BITMORE FRAGMENT BIT
FRAGMENT OFFSET DEFINE O DESLOCAMENTO DO FRAGMENTO EM RELAÇÃO AO INÍCIO DA MENSAGEM.
OUTROS CAMPOS DE CONTROLE
TIME TO LIVE (TTL)DEFINE O TEMPO MÁXIMO DE
PERMANENCIA DE UM DATAGRAMA NA REDE, INCLUINDO O TEMPO DE TRANSMISSÃO E O TEMPO DE PROCESSAMENTO PELOS GATEWAYS
PROTOCOLDEFINE O PROTOCOLO OU ENTIDADE RESPONSÁVEL PELOS DADOS CONTIDOS NA ÁREA DE DADOS (O PROTOCOLO QUE SENDO TRANSPORTADO PELO IP).
OUTROS CAMPOS DE CONTROLE
HEADER CHECKSUMSOMA BINÁRIA DO CABEÇALHO IP, SEM
INCLUIR OS DADOS
SOURCE IP ADDRESS E DESTINATION IP ADDRESS
CONTÉM OS ENDEREÇOS IP DE ORIGEM E DE DESTINO DO DATAGRAMA. ESTES ENDEREÇOS NUNCA SÃO MUDADOS AO LONGO DA ROTA.
MAXIMUM TRANSMITION UNIT - MTU
MTU O DATAGRAMA É TRANSPORTADO NA ÁREA
DE DADOS DE UM FRAME
O TAMANHO MÁXIMO DE UM DATAGRAMA DEVE RSER ADEQUADO A TECNOLOGIA DO FRAME
MTU É O TAMANHO MÁXIMO DA AREA DE DADOS DE UM FRAME
- Ethernet – 64 - 1500 bytes- Token-Ring – 17000 bytes- FDDI – 4470 bytes
MTU = TAMANHO MÁXIMO DE UM DATAGRAMA
MTU x ENCAPSULAMENTO
FRAGMENTAÇÃO DE DATAGRAMA
FRAGMENTAÇÃO DE DATAGRAMA
FRAGMENTAÇÃO É O PROCESSO DE ADAPTAR O TAMANHO DO DATAGRAMA IP AO TAMANHO DE QUADRO OFERECIDO PELAS TECNOLOGIAS DE NÍVEIS INFERIORES.
FRAGMENTAÇÃO
FRAGMENTAÇÃO
CONSIDERAÇÕES NO PROCESSO DE REMONTAGEM
A REMONTAGEM DO DATAGRAMA É FEITO SOMENTE NO DESTINO FINAL
CADA PEDAÇO DO DATAGRAMA CONSTITUI UM NOVO DATAGRAMA, DESTA MANEIRA, PODE VIAJAR POR CAMINHOS
INDEPENDENTES ATÉ O DESTINO SE UMA PARTE DO DATAGRAMA É PERDIDO,
TODO O DATAGRAMA É DECARTADO EXISTE UM TEMPO DE CHEGADA DE TODAS
AS PARTES DO DATAGRAMA, APÓS EXPIRADO ESTE TEMPO, TODO O DATAGRAMA É DESCARTADO
INTERCONEXÃO DE REDEINTERCONEXÃO DE REDEE E
ROTEAMENTOROTEAMENTO
INTERCONEXÃO DE REDES
O SENTIDO ORIGINAL DO TERMO “INTERNET” REFERE-SE A UMA COLEÇÃO DE REDES LOCAIS E DE LONGA DISTÂNCIA, INTERLIGADOS POR UM CONJUNTO ARBITRÁRIO DE EQUIPAMENTOS INTERMEDIARIOS QUE DENTRO DESTA ARQUITETURA SÃO DENOMINADOS “IP ROUTER”, OU SIMPLESMENTE “ROUTER”.
Ethernet
Router
FDDI Ring
Router
Token-ring
Ethernet
Router
Ethernet
Desktop System
Desktop System
Desktop System
Desktop System
Desktop System
EXEMPLO DE UMA REDE INTERNET
DENOMINAÇÕES EM INTERCONEXÃO DE REDES.
O ROUTER É A ÚNICA FORMA DE INTERCONEXÃO DE DUAS REDES.
ROUTING - PROCESSO DE ESCOLHA DE UM CAMINHO
ROUTER - MÁQUINA QUE FAZ O PROCESSO DE ESCOLHA DO CAMINHO.
Ethernet
Token-ringFDDI Ring
ROUTER
Ethernet
Desktop System
Desktop System
Desktop System
Desktop System
INTERCONEXÃO ATRAVÉS DE ROUTER
ROTEAMENTO INTERNET
UM COMPUTADOR POSSUI TANTOS ENDEREÇOS IP QUANTOS FOREM OS SEUS ACESSOS FÍSICOS A REDE DE TRANSMISSÃO DE INFORMAÇÃO
QQUER MÁQUINA QUE POSSUA MAIS DE UM ENDEREÇO IP, PODE ATUAR COMO UM ROTEADOR IP
O ROTEAMENTO DO DATAGRAMA É FEITO POR UM ALGORÍTIMO.
ROTEAMENTO INTERNET
IDEALMENTE O ALGORITMOS DE ROTEAMENTO DEVE LEVAR EM CONSIDERAÇÃO A CARGA DA REDE, TAMANHO DO DATAGRAMA E TIPO DE SERVIÇO, ANTES DE ESCOLHER O MELHOR CAMINHO
EXISTEM ALGORITMOS DE ROTEAMENTO QUE SÃO SOFISTICADOS, ENTRETANTO
EXISTEM OUTROS QUE LEVAM EM CONSIDERAÇÃO SOMENTE O MENOR CAMINHO.
Ethernet
Token-ringFDDI Ring
Ethernet
Desktop System
Desktop System
Desktop System
Desktop System
Tower System
172.16.0.0
172.17.0.0
172.18.0.0 172.17.0.0
172.16.1.1
172.17.1.1
172.18.1.1
172.17.1.1
Ethernet
Router
Router
Router
Ethernet
Desktop System
Desktop System
172.16.0.0
172.17.0.0
172.17.1.1
172.17.1.2
172.16.1.1
LINK AMTU=1500
PPP64Kbps
LINK BMTU=1000
FR256Kbps
LIGAÇÃO ENTRE COM DIFERENTE CARACTERÍSTICAS.
Ethernet
Router
Router
Ethernet172.20.10.1- 172.20.10.2
172.
21.1
0.1-
172.
20.1
0.2
Desktop System
Desktop System
172.16.0.0
172.17.0.0
172.17.1.1
172.16.1.1
LINK AMTU=1500
PPP64Kbps
LINK BMTU=1000
FR256Kbps
Router
RouterRouter
Token-ring
172.
19.1
.117
2.19
.1.2 LINK C
MTU=1000FR
256Kbps
172.23.10.10 172.23.20.20
172.23.0.0
LIGAÇÃO COM 1/3 PASSOS
TIPOS DE ROTEAMENTO
DIRETO - DE UMA MÁQUINA PARA OUTRA QUANTO AMBOS ESTÃO CONECTADOS NA MESMA REDE FÍSICA OU LÓGICA
INDIRETO - OCORRE QUANDO A MÁQUINA DE DESTINO NÃO ESTÁ CONECTADO DIRETAMENTE NA MESMA REDE FÍSICA OU LÓGICA, FORÇANDO O EMISSOR A PASSAR O DATAGRAMA DIRETAMENTE PARA UM
ROUTER.
Ethernet
Router
Token-ring
Desktop System Desktop System
Desktop SystemDesktop System
CO LIBRI172.16.3.2
CO RVO172.16.5.5
CANARIO172.17.10.34
PARDAL172.17.1.50
172.16.0.0
172.17.0.0
172.16.1.1
172.17.1.1
ROTEAMENTO DIRETO - COLIBRI/CORVO CANARIO/PARDAL
Ethernet
Router
Token-ring
Desktop System Desktop System
Desktop SystemDesktop System
CO LIBRI172.16.3.2
CO RVO172.16.5.5
CANARIO172.17.10.34
PARDAL172.17.1.50
172.16.0.0
172.17.0.0
172.16.1.1
172.17.1.1
ROTEAMENTO INDIRETO - COLIBRI/PARDAL
CORVO/CANÁRIO
DETERMINAÇÃO SE ROTEAMENTO É DIRETO OU INDIRETO
PERGUNTA.
O QUE FAZER PARA DESCOBRIR SE O ENDEREÇO DE DESTINO ESTÁ CONECTADO DIRETAMENTE NA REDE ????
RESPOSTA
ENDEREÇO IP É CONSTITUÍDO DE NETID + HOSTID
PARA VERIFICAR SE O ENDEREÇO DESTINO ESTÁ CONECTADO DIRETAMENTE A REDE, O EMISSOR EXTRAI A PORÇÃO “NETID” DO ENDEREÇO IP DE DESTINO E COMPARA COM A PORÇÃO “NETID” DO PRÓPRIO ENDEREÇO IP.
SE ESTA COMPARAÇÃO FOR VERDADEIRA, O FRAME PODE SER ENVIADO DE FORMA DIRETA, CASO CONTRÁRIO, A ENTREGA DEVE SER EFETUADA DE FORMA INDIRETA.
Ethernet
Router
Token-ring
Desktop System Desktop System
Desktop SystemDesktop System
CO LIBRI172.16.3.2
CO RVO172.16.5.5
CANARIO172.17.10.34
PARDAL172.17.1.50
172.16.0.0
172.17.0.0
172.16.1.1
172.17.1.1
00-2A-DE-12-34-CD
00-4B-45-00-44-78
00-44-67-99-12-C0
00-2A-DE-12-34-CD
PROCESSO DE ENTREGA DE DATAGRAMA DE FORMA DIRETA
1. MAPEAR ENDEREÇO IP PARA ENDEREÇO MAC
1.1 CONSULTA TABELA ARP1.2 ARP REQUEST SE NECESSÁRIO1.3 ARP RESPONSE SE NECESSÁRIO
2. ENCAPSULA O DATAGRAMA EM UM FRAME
3. MANDA O FRAME DIRETAMENTE PARA O DESTINO
PERGUNTA
SE O NETID NÃO ESTÁ NA MESMA REDE, O QUE FAZER COM O DATAGRAMA ??
RESPOSTA.
DIRECIONAR O DATAGRAMA PARA O DEFAULT GATEWAY (DG) QUE IRÁ ENCAMINHAR O DATAGRAMA PARA O LOCAL CORRETO SE POSSÍVEL
DEFAULT GATEWAY
É UM ELEMENTO DA REDE QUE ESTÁ LOCALIZADO NO MESMO SEGMENTO FÍSICO OU LÓGICA, QUE TÊM A FUNÇÃO DE ENTREGAR DATAGRAMAS DA REDE LOCAL PARA OUTRAS REDES E TAMBÉM ENTREGAR DATAGRAMAS VINDO DE OUTRAS REDES PARA A REDE LOCAL.
Ethernet
Router
Token-ring
Desktop System Desktop System
Desktop SystemDesktop System
CO LIBRI172.16.3.2
CO RVO172.16.5.5
CANARIO172.17.10.34
PARDAL172.17.1.50
172.16.0.0
172.17.0.0
172.16.1.1
172.17.1.1
DEFAULT GATEW AY DA REDE 172.16.0.0 É O
ENDEREÇO 172.16.1.1
DEFAULT GATEW AY DA REDE 172.17.0.0 É O
ENDEREÇO 172.17.1.1
DEFAULT G ATEW AY
ENTREGA INDIRETA DO DATAGRAMA.
1. ESTAÇÃO DESCOBRE QUE O ENDEREÇO DE DESTINO NÃO ESTÁ CONECTADO DIRETAMENTE NA REDE
2. MAPEIA ENDEREÇO IP/MAC DO DEFAULT GATEWAY DA REDE.
2.1 CONSULTA TABELA ARP2.2 ARP REQUEST SE NECESSÁRIO2.3 ARP RESPONSE SE NECESSÁRIO
3. ENCAPSULA O DATAGRAMA NO FRAME E MANDA PARA O DG
4. O FRAME CHEGA NO DG
5. O DG PROCESSA O DATAGRAMA E REPASSA PARA O TCP/IP
6. EXTRAI A PORÇÃO DE “NETID” DO ENDEREÇO DE DESTINO
7. O ALGORITMO DE ROTEAMENTO ESCOLHE UM CAMINHO COM BASE NA PORÇÃO “NETID” PARA O PRÓXIMO ROUTER
DIRECIONAR O DATAGRAMA ATÉ O DESTINO, OU SE A REDE ESTIVER DIRETAMENTE CONECTADO, O DATAGRAMA É ENTREGUE DIRETAMENTE.
Ethernet
Router
Token-ring
Desktop System Desktop System
Desktop SystemDesktop System
CO LIBRI172.16.3.2
CO RVO172.16.5.5
CANARIO172.17.10.34
PARDAL172.17.1.50
172.16.0.0
172.17.0.0
172.16.1.1
172.17.1.1
00-2A-DE-12-34-CD
00-4B-45-00-44-78
00-44-67-99-12-C0
00-2A-DE-12-34-CD
ping
172.17.10.34
EXEMPLO DE ROTEAMENTO INDIRETO
FRAMES GERADOS NO ROTEAMENTO INDIRETO
TABELAS DE ROTEAMENTO
PERGUNTA
APÓS RECEBER UM DATAGRAMA VINDO DE UMA ESTAÇÃO, COMO O DG FAZ PARA ENTREGAR O DATAGRAMA SE O NETID DE DESTINO NÃO ESTÁ DIRETAMENTE CONECTADO AO DG ????
EXPANDINDO A
REDE
Ethernet
Token-ring
Desktop System Desktop System
172.18.0.0
Ethernet
Desktop System Desktop System
172.16.0.0 172.17.0.0
CO LIBRI172.16.3.2
00-2A-DE-12-34-CD
ping
172.17.10.34
CANARIO172.17.10.34
00-2A-DE-12-34-CD
00-33-44-55-66-77
172.18.10.10TR34
00-AA-BB-CC-DD-EE172.18.20.20
TR55
22-11-66-77-55-99172.16.1.1
ETH12
77-88-11-44-BB-CC172.17.1.1
ETH44
RouterRouter
ROUTERCISCO
ROUTER
3COM
RESPOSTA
OS ROTEADORES CONSULTAM A TABELA DE ROTAS LOCAL PARA DETERMINAR SE “NETID” DE DESTINO É CONHECIDO.
SE “NETID” CONSTA NA TABELA DE ROTAS, O DATAGRAMA É ENCAMINHADO PARA O SEU DESTINO, CASO CONTRÁRIO, O DG EMITE UMA MENSAGEM DE ERRO PARA A ESTAÇÃO, INDICANDO O DESTINO É INATINGÍVEL POR SER UM “NETID”
DESCONHECIDO.
OS ROTEADORES TROCAM INFORMAÇÕES PARA MANTEREM ATUALIZADA A TABELA LOCAL.
ESTADO INICIAL DOS ROTEADORES.
CONHECEM SOMENTE AS REDES QUE ESTÃO DIRETAMENTE CONECTADAS.
NÃO CONHECEM OUTRAS REDES
NÃO POSSUEM CAPACIDADE DE ROTEAMENTO PARA OUTRAS REDES.
TABELA DE ROTAS APÓS ATUALIZAÇÃO
COMUNICAÇÃO ENTRE COLIBRIxCANÁRIO
01. COLIBRI SEPARA “NETID” DE DESTINO E VERIFICA QUE É NECESSÁRIO ENCAMINHAR O DATAGRAMA PARA O DG DA REDE LOCAL (ROUTER CISCO).
02. MONTAGEM DO DATAGRAMA
03. CONSULTA TABELA ARP
04. ARP REQUEST SE NECESSÁRIO
05. ARP RESPONSE SE NECESSÁRIO
06. EMITE FRAME
07. DG RECEBE FRAME
08. PROCESSA DATAGRAMA
09. SEPARA “NETID” DE DESTINO
10. CONSULTA TABELA DE ROTEAMENTO
11. DESCOBRE O ENDEREÇO DO PRÓXIMO ROTEADOR QUE CONHECE A REDE DE DESTINO (ROUTER 3COM)
12. CONSULTA TABELA ARP
13. ARP REQUEST
14. ARP RESPONSE
15. ENCAPSULA O DATAGRAMA NO FRAME
16. TRANSMITE O FRAME
17. ROUTER 3COM RECEBE O FRAME
18. PROCESSA O DATAGRAMA
19. SEPARA “NETID” DE DESTINO
20. DESCOBRE QUE O “NETID” ESTÁ CONECTADO DIRETAMENTE.
21. CONSULTA TABELA ARP
22. ARP REQUEST SE NECESSÁRIO
23. ARP RESPONSE SE NECESSÁRIO
24. MONTA FRAME
25. ENVIA FRAME
26. CANÁRIO RECEBE FRAME
....
FRAME GERADOS NA COMUNICAÇÃO
NETMASK
O ENDEREÇO IP É CONSTITUIDO DE DUAS PARTES:
TODO O PROCESSO DE ROTEAMENTO É EXECUTADO A PARTIR DE UM NETID.
PERGUNTA:
COMO IDENTIFICAR O NETID A PARTIR DE UM ENDEREÇO IP DADO ?
RESPOSTA:
EXISTE UMA CONFIGURAÇÃO D0 TCP/IP CHAMADO NETMASK(MÁSCARA DE REDE), EM CADA INTERFACE DE REDE, QUE INFORMA UMA MÁSCARA A SER APLICADO SOBRE UM ENDEREÇO, TENDO COMO RESULTADO O NETID.
FUNCIONAMENTO:
O NETMASK GERALMENTE É EXPLICITO DA SEGUINTE FORMA: 255.0.0.0, 255.255.0.0, 255.255.255.0
EM BINÁRIO, O NÚMERO 255 É REPRESENTADO POR UM CONJUNTO DE 8 BITS: 11111111
E O VALOR 0 (ZERO) É REPRESENTADO POR UM CONJUNTO DE 8 BITS: 00000000
UMA MÁSCARA COM O FORMATO 255.255.0.0 FICARIA REPRESENTADO DA SEGUINTE FORMA 11111111. 11111111.00000000. 00000000
OPERAÇÃO E LÓGICO (&).
A OPERAÇÃO E LÓGICO (&) É UMA OPERAÇÃO LÓGICA EXECUTADO ENTRE DOIS NÚMERO BINÁRIOS E RETORNA VERDADEIRO SOMENTE SE OS DOIS MEMBROS VERIFICADOS SÃO VERDADEIROS.
EXEMPLO: 1 & 1 = 1, 1 & 0 = 0, 0 & 1 = 0, 0 & 0 = 0
SEPARANDO HOSTID E NETID UTILIZANDO A OPERAÇÃO E LÓGICO (&)
SUBNET
SUBNET - É O PROCESSO QUE OCORRE QUANDO UTILIZAMOS UMA PARTE DA ÁREA DE HOST PARA EXPANDIR O NÚMERO DE REDES.
Ethernet
Ethernet
Router
172.16.10.0255.255.255.0
172.16.20.0255.255.255.0
MÁSCARA NATURAL.
I C M P
PROTOCOLO ICMP (INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL)
MECANISMO UTILIZADO ENTRE HOSTS E GATEWAYS PARA COMUNICAÇÃO DE CONTROLE E FALHAS NA REDE.
EXEMPLOS.
REDE CONGESTIONADA HOST DESCONECTADO DA REDE TTL EXPIRA FRAGMENTAÇÃO NEGADA
OBSERVAÇÕES.
O PROTOCOLO ICMP NÃO PROVE RECURAÇÃO DE ERROS, MAS APENAS INFORMA AO HOST ORIGINADOR.
A AUSENCIA DE UMA MENSAGEM ICMP NÃO IMPLICA NA ENTREGA CORRETA DO DATAGRAMA.
O ICMP É UTILIZADO PRINCIPALMENTE PARA DEPURAÇÃO DA OPERAÇÃO DA REDE.
ENCAPSULAMENTO ICMP
DESCRIÇÃO DOS CAMPOS ICMP
FORMATO DE UM PACOTE ICMP
A ÁREA DE DADOS DEPENDE DO TIPO DE MENSAGEM, MAS EM GERAL, CONTÉM O CABEÇALHO IP DA MENSAGEM PERDIDA E SEUS PRIMEIROS 64 BITS DE DADOS
TIPO DE MENSAGENS ICMP TIPO DESCRIÇÃOT0 Echo Reply (Ping)3 Destination Unreachable5 Redirect (change a route)8 Echo Request11 Time Exceeded for Datagram
EXEMPLOS DE MENSAGENS ICMP
PING - ECHO REQUEST - ECHO REPLY
EXEMPLOS DE MENSAGENS ICMP
DESTINO INATINGÍVEL
Códigos para mensagem de endereço inatingível
Code Description Descrição0 Network Unreachable1 Host Unreachable2 Protocol Unreachable3 Port Unreachable4 Fragmentation Needed and DF set5 Source Route failed6 Destination Network unknown7 Destination Host unknown8 Source host isolated9 Comunication with destination network administratively prohibited10 Comunication wiht destination host administratively prohibited11 Network unreachable for type of service12 Host unreachable for type of service
INDICAÇÃO DE TEMPO DE VIDA ESGOTADO (TTL)
Descrição de Código
Code Descrição
0 Time-to-live count exceeded1 Fragment reassembly time exceed
TCP/UDP
COMO FUNCIONA UM SISTEMA DE CX POSTAL.
UM CIDADÃO JOSÉ DA SILVA ALUGA UMA CX POSTAL DO CORREIO QUE POSSUI A INDENTIFICAÇÃO 23;
O CORREIO SABE QUE A CX POSTAL 23 PERTENCE AO JOSÉ DA SILVA
O JOSÉ DA SILVA DIVULGA PARA TODO MUNDO QUE CARTAS ENDEREÇADAS A ELE DEVEM SER ENDEREÇADO PARA A CX POSTAL 23
IDENTIFICANDO O DESTINO FINAL. EM UM AMBIENTE MULTIPROGRAMADO, UM PROGRAMA EM EXECUÇÃO É UM PROCESSO E DESTA FORMA POSSUI UMA IDENTIFICAÇÃO PERANTE O SISTEMA OPERACIONAL.
UMA MENSAGEM TEM COMO DESTINO FINAL, UM PROCESSO QUE É EXECUTADO EM ALGUMA MÁQUINA DA REDE.
PROBLEMAS QUE OCORREM COM OS PROCESSOS PODEM SER:
- UM PROCESSO PODE TRAVAR- NECESSITAMOS RECARREGAR O
PROCESSO PARA VALIDAR MODIFICAÇÕES- SISTEMA OPERACIONAL TRAVA.
A SOLUÇÃO PARA OS PROBLEMAS ANTERIORES É UTILIZAR UM SISTEMA DE CAIXA POSTAL, ONDE TODAS AS MENSAGENS QUE CHEGAM SÃO DEPOSITADAS E A SEGUIR ENVIADAS PARA O PROCESSO DE DESTINO.
A CAIXA POSTAL CORRESPONDE AO ENDEREÇO FIXO DO PROCESSO, INDEPENDENTE QUAL SEJA A IDENTIFICAÇÃO DO PROCESSO DENTRO DO SISTEMA OPERACIONAL.
A SOLUÇÃO PARA OS PROBLEMAS.
EXEMPLO DE UM SISTEMA DE CX POSTAL
SITUAÇÃO 1
EXEMPLO DE UM SISTEMA DE CX POSTAL
SITUAÇÃO 2
O PROTOCOLO TCP/UDP UTILIZAÇÃO O CONCEITO DE CX POSTAL (PORT) PARA RECEBER OS PACOTES E ENTREGA-LOS AO PROGRAMA.
CADA PORT ESTÁ ASSOCIADO UM ÚNICOPROCESSO.
CADA PORT É IDENTIFICADO POR UM INTEIRO POSITIVO
O ACESSO A PORTA É FEITO DE FORMA SÍNCRONA E BLOCANTE.
AS PORTAS SÃO BUFFERIZADAS EM UMA FILA FINITA PARA POSTERIOR PROCESSAMENTO
PARA COMUNICAR COM UMA PORTA REMOTA , O EMISSOR NECESSITA SABER O ENDEREÇO IP E O PORT NUMBER DE DESTINO.
COMUNICAÇÃO ENTRE DOIS PROCESSOS ATRAVÉS DE PORT
USER DATAGRAMA PROTOCOL
U D P
CARACTERÍSTICAS GERAIS - UDP
FORNECE O MECANISMO DE PORT PARA DISTINGUIR MULTIPLOS PROGRAMAS QUE EXECUTAM NA MESMA MÁQUINA.
CADA MENSAGEM UDP CONTÉM O PORT NUMBER DE ORIGEM E DESTINO, TORNANDO POSSÍVEL QUE O SOFTWARE UDP ENTREGUE A MENSAGEM NO LOCAL CORRETO
UDP UTILIZA A MESMA SEMANTICA DO IP, OU SEJA, NÃO-CONFIABILIDADE, ENTREGA DE DATAGRAMA SEM CONEXÃO
CARACTERÍSTICAS GERAIS - UDP
NÃO USA ACK PARA CONFIRMAR A CHEGADA
DA MENSAGEM
NÃO ORDENA MENSAGENS VINDO.
NÃO PROVE “FEEDBACK” PARA CONTROLAR A VAZÃO DE INFORMAÇÃO ENTRE AS DUAS MÁQUINAS.
AS MENSAGENS PODEM SER PERDIDAS DUPLICADAS OU CHEGAR FORA DE ORDEM.
CARACTERÍSTICAS GERAIS - UDP
UMA APLICAÇÃO QUE UTILIZA UDP ACEITA TOTAL RESPONSABILIDADE POR MANIPULAR PROBLEMAS DE CONFIABILIDADE, INCLUINDO MENSAGEM PERDIDA, ATRASO, ENTREGA FORA DE ORDEM E PERDA DE CONECTIVIDADE
EXEMPLO DE PROGRAMA QUE FAZ CONTROLE DE SEQUÊNCIA
Estrutura de dados
struct mensagem{ int sequência; char msg [4096];}
observação:
sequência == -1 indica erro de sequência ----
FUNÇÃO QUE RECEBE UM PACOTE
receber ( struct mensagem *buffer ){ rcv (buffer)
if ( buffer.sequência != sequência_esperado ) then buffer.sequencia = -1; envia ( buffer ); /* envia mensagem de conf. */ }
FORMATO DO PACOTE UDP
DESCRIÇÃO DE CAMPOS DA MENSAGEM UDP
CAMPO DESCRIÇÃO
SOURCE PORT PORTA ORIGEMDESTINATION PORT PORTA DE DESTINOMESSAGE LENGTH COMPRIMENTO DO
DATAGRAMA INCLUINDO CABEÇALHO E DADOSCHECKSUM É OPCIONAL
PORTAS RESERVADAS NO PROTOCOLO UDP
TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL
(TCP)
COMO PROVER CONFIABILIDADE NA ENTREGA
DE UMA DATAGRAMA ????
RESPOSTA....
O RECEPTOR DA MENSAGEM DEVE DEVOLVER UMA RESPOSTA DE CONFIRMAÇÃO DE CHEGADA DE MENSAGEM.
O EMISSOR DEVE AGUARDAR UMA RESPOSTA DO RECEPTOR.
MECANISMO DE CONFIABILIDADE
PERDA DE PACOTE
DUPLICAÇÃO DE PACOTE
MELHORANDO A UTILIZAÇÃO DO MEIO.
NECESSIDADE DE ENTREGA CONFIÁVEL.
PARA A TRANSFERÊNCIA DE GRANDES QUANTIDADES DE DADOS, UTILIZANDO O SISTEMA DE ENTREGA SEM CONEXÃO E SEM CONFIABILIDADE, É NECESSÁRIO PROGRAMAR A DETECÇÃO E RECUPERAÇÃO DE ERROS EM CADA APLICAÇÃO.
POUCOS DESENVOLVEDORES DE APLICAÇÃO POSSUI O CONHECIMENTO TÉCNICO PARA ISSO.
PESQUISADORES DESENVOLVERAM UM PROTOCOLO DE USO GERAL QUE GARANTE UMA ENTREGA CONFIÁVEL, ISOLANDO A APLICAÇÃO DE DETALHES DE REDE.