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Fundamentos de RedeFundamentos de Rede
O que são Redes de Computadores?O que são Redes de Computadores?
• Redes de ComputadoresRedes de Computadores são sistemas que possuem dois ou mais dispositivos tais como estações de trabalho, impressoras e servidores ligados entre si, com a finalidade de fornecer compartilhamento de informações e serviços.
Exemplos de Tecnologia em RedesExemplos de Tecnologia em Redes
• Internet
• Rede de Telefonia Celular
• Rede Bancária
• Inicialmente o compartilhamento de dados era realizado a partir de disquetes (SneakernetsSneakernets), porém com o passar dos anos diversas empresas desenvolveram tecnologias em software e hardware sem utilizar um padrão, o que ocasionou o surgimento de várias plataformas incompatíveis.
Como surgiram as Redes de Dados?Como surgiram as Redes de Dados?
VantageVantagens das Redesns das Redes
• Redução de custos através do compartilhamento de serviços;
• Comunicação eficaz;
• Possibilidade de negócios, entre outras vantagens.
Serviços de RedeServiços de Rede
• Serviços de RedeServiços de Rede são recursos que os computadores em rede compartilham.
• Existem duas entidades importantes na rede:• ServidorServidor (fornecedor de serviços);• ClienteCliente (solicita o uso dos serviços).
• Os Serviços de RedeServiços de Rede podem ser:• Serviços de Impressão;• Serviços de Banco de Dados;• Serviços de Arquivo;• Serviços de Correio Eletrônico;• Serviços de Internet, entre outros.
Tipos de RedesTipos de Redes
• As redes de computadores são geralmente classificadas por tamanho, distância e estrutura.
• Os Tipos de RedesTipos de Redes mais comuns são:• Redes Locais (LANLAN);• Redes de Longo Alcance ou de Área Extensa (WANWAN);• Redes de Área Metropolitana (MANMAN);• Redes de Área de Armazenamento (SANSAN);• Redes Virtuais Privadas (VPNVPN);• Redes Locais Sem Fio (WLANWLAN).
• LANsLANs são redes que englobam dispositivos em uma área limitada e que possibilitam o compartilhamento de dados e equipamentos com grande largura de banda, possibilitando o gerenciamento local.
• Alguns exemplosexemplos são: Ethernet, Token Ring e FDDI.
Redes Locais (LANs)Redes Locais (LANs)
• WANsWANs são redes que englobam uma ampla área geográfica, interligando várias redes locais separadas geograficamente, operando em baixa velocidade.
• São exemplosexemplos de WANs: ISDN, Frame Relay e DSL.
Redes de Longa Distância (WANs)Redes de Longa Distância (WANs)
• MANsMANs são redes que englobam uma área metropolitana, como uma cidade, podendo interligar LANs através de linhas privadas, serviços óticos ou wireless.
Redes de Área Metropolitana (MANs)Redes de Área Metropolitana (MANs)
Redes de Área de Armazenamento (SANs)Redes de Área de Armazenamento (SANs)
• SANs SANs são redes de alto desempenho direcionadas para armazenamento (Storage), sendo uma rede separada das redes cliente/servidor.
• O usuário remoto (telecomutador) pode acessar a rede da empresa através da internet criando um túnel.
• Tipos de VPNsTipos de VPNs:
• Intranet VPNsIntranet VPNs – utiliza acesso através de links compartilhados dedicados para escritórios regionais e remotos;
• Extranet VPNsExtranet VPNs – permite aos usuários externos, o acesso através de meios compartilhados dedicados.
Redes Virtuais Privadas (VPNs)Redes Virtuais Privadas (VPNs)
• IntranetIntranet – são configurações de redes acessadas somente por usuários com privilégios.
• ExtranetExtranet – são configurações de redes que podem ser utilizadas por usuários externos através de senhas.
Intranets e ExtranetsIntranets e Extranets
• Uma VPN VPN é um serviço que fornece segurança e conectividade a usuários e escritórios remotos de forma mais econômica.
Vantagens das VPNsVantagens das VPNs
Redes Locais Sem Fio (WLANs)Redes Locais Sem Fio (WLANs)
• WLANsWLANs são redes de área local que usam ondas de rádio para fazerem uma conexão com a Internet ou com outras redes.
• • Exemplos:Exemplos:
• Redes Wireless de Aeroportos;• Redes Wireless de Cafés.
• Topologia FísicaTopologia Física:
• Disposição física dos equipamentos e cabos em uma rede.
Topologias de RedeTopologias de Rede
Topologias de Rede Topologias de Rede
• Topologia LógicaTopologia Lógica:
• Define os métodos de acesso dos dados à rede.
• Exemplos:Exemplos:
• Topologia de Broadcast – método utilizado pela Ethernet que consiste em enviar dados a todos os hosts conectados ao meio físico, sem controle de acesso ao meio.
• Topologia de Passagem de Token – essa topologia utiliza um controle de acesso ao meio através da passagem de um token, sendo que um host somente poderá encaminhar dados se ele receber o token.
• ProtocolosProtocolos são regras estabelecidas para o envio e o recebimento de dados pela rede. São criados e mantidos por várias organizações.
Protocolos de RedeProtocolos de Rede
• Dispositivos de RedeDispositivos de Rede são equipamentos responsáveis pela interconexão de todos os dispositivos do usuário.
• Dispositivos de UsuárioDispositivos de Usuário são equipamentos que fornecem ao usuário conexão à rede.
Dispositivos de RedeDispositivos de Rede
• A informação transmitida através de ondas é denominada transmissão transmissão analógicaanalógica.
• A informação transmitida através de bits é denominada transmissão transmissão digitaldigital.
• Uma das vantagens da transmissão digital em relação a analógica, é a possibilidade de envio de qualquer dado em qualquer largura de banda.
Digital X AnalógicoDigital X Analógico
• A largura de bandalargura de banda é a quantidade de informações transmitidas em um período de tempo pré determinado.
• A largura de banda está limitada por leis da física e pela tecnologia usada.
• A largura de banda não é grátis.
• Os requisitos de largura de banda estão crescendo rapidamente.
• A largura de banda é um fator importante na análise do desempenho da rede, na criação de novas redes, e no entendimento da Internet.
Largura de BandaLargura de Banda
• A unidade padrão para mediçãomedição da largura de banda é o Hz e da vazão de dados o bps, porém geralmente é exibida pelos seus múltiplos.
MediçãoMedição
• ThroughputThroughput é a velocidade na transmissão de dados em uma rede real.
• Largura de BandaLargura de Banda (Bandwidth) – é a velocidade máxima possível para transferência de dados em uma rede ideal.
• A velocidade real de uma rede (Throughput) é infelizmente bem inferior à largura de banda projetada.
ThroughputThroughput
ThroughputThroughput
• Alguns dos fatores que determinam o throughputthroughput:
• Dispositivos de interconexão;
• Tipos de dados sendo transferidos;
• Topologias de rede;
• Número de usuários na rede;
• Computador do usuário;
• Computador servidor;
• Condições de energia.
• Segmentar em camadas um determinado processo como um fluxo de dados em uma rede, ajuda na orientação, no entendimento do processo, na determinação e na resolução de um problema.
• Existem 02 modelos mais amplamente utilizados para dividir em camadas o fluxo de dados nas redes: Modelo Modelo OSIOSI e TCP/IPTCP/IP.
Análise de Problemas uAnálise de Problemas usando Camadassando Camadas
• O Modelo OSIModelo OSI é um modelo em camadas implementado pela ISO que se originou da necessidade de padronizar a comunicação em redes, devido ao grande número de padrões incompatíveis, surgidos com o crescimento desordenado das redes até o início dos anos 80.
Modelo OSIModelo OSI
• O Modelo OSIModelo OSI possui 07 camadas:
• AplicaçãoAplicação – Fornece serviços de redes para aplicativos;
• Apresentação Apresentação – Responsável pela representação de dados;
• SessãoSessão – Estabelece, gerencia e encerra uma sessão entre aplicativos;
• TransporteTransporte – Responsável pela comunicação fim-a-fim;
• RedeRede – Endereçamento e determinação do melhor caminho;
• EnlaceEnlace – Fornece acesso aos meios;
• FísicaFísica – Transmissão binária.
Camadas OSICamadas OSI
• A comunicação de uma camada no dispositivo de origem com sua camada par no dispositivo de destino, é denominada comunicação ponto-a-pontocomunicação ponto-a-ponto.
Comunicação Comunicação PPonto-a-onto-a-PPontoonto
• Quando uma origem envia um fluxo de dados pela rede, os dados descem as camadas do modelo adotado, que executam uma série de funções.
• Ao alcançar o destino os dados sobem as camadas executando as funções inversas.
• Assim, a camada na origem somente se comunica com a respectiva camada no destino.
Comunicação de Comunicação de DDadosados em Camadas em Camadas
• Os dados ao serem enviados através das camadas do modelo OSI, são encapsulados e identificados com informações das respectivas camadas, sendo desencapsulados no destino pela sua camada par.
EEncapsulamentoncapsulamento
História e Futuro do TCP/IP História e Futuro do TCP/IP
• O modelo de referência TCP/IPTCP/IP foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD).
• O DoD exigia transmissão confiável de dados sob quaisquer circunstâncias. A criação do modelo TCP/IP ajudou a resolver esse difícil problema de projeto.
• O modelo TCP/IP tornou-se o padrão no qual a Internet se baseia.
• A versão atual do TCP/IP foi padronizada em setembro de 1981.
• O Modelo TCP/IPModelo TCP/IP é um modelo em camadas implementado pelo DOD que se originou da necessidade de implementar uma rede segura a qualquer condição.
• O Modelo TCP/IPModelo TCP/IP é um modelo composto por 04 camadas:
• AplicaçãoAplicação – Fornece serviços de redes para aplicativos, é responsável pela representação de dados e estabelece, gerencia e encerra uma sessão;
• TransporteTransporte – Responsável pela comunicação fim-a-fim;
• Rede Rede – Endereçamento e determinação do melhor caminho;
• Acesso à RedeAcesso à Rede - Fornece acesso aos meios e transmissão binária.
Modelo TCP/IPModelo TCP/IP
Modelo OSI X Modelo TCP/IPModelo OSI X Modelo TCP/IP
Comparação: Modelo OSI X TCP/IPComparação: Modelo OSI X TCP/IP
• Principais semelhançasPrincipais semelhanças:
• Ambos têm camadas;
• Ambos têm camadas de aplicação, embora incluam serviços muito diferentes;
• Ambos têm camadas de transporte e de rede comparáveis;
• Os dois modelos precisam ser conhecidos pelos profissionais de rede;
• Ambos supõem que os pacotes sejam comutados. Isto quer dizer que os pacotes individuais podem seguir caminhos diferentes para chegarem ao mesmo destino. Isto é em contraste com as redes comutadas por circuitos onde todos os pacotes seguem o mesmo caminho.
Comparação: Modelo OSI X TCP/IPComparação: Modelo OSI X TCP/IP
• Principais diferençasPrincipais diferenças:
• O TCP/IP combina os aspectos das camadas de apresentação e de sessão dentro da sua camada de aplicação.
• O TCP/IP combina as camadas física e de enlace do OSI na camada de acesso à rede.
• O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas.
• Os protocolos TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet se desenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha credibilidade apenas por causa dos seus protocolos. Os protocolos do Modelo OSI não são comumente utilizados, sendo que atualmente, o Modelo OSI é apenas utilizado como um guia .
Camada Física de Rede LocalCamada Física de Rede Local
• Uma rede de computador pode ser montada utilizando-se vários tipos de meios físicosmeios físicos, representados pelos símbolos abaixo:
• A função dos meios é transportar um fluxo de informações através de uma rede local.
• A atmosfera ou o espaço é o meio das redes sem fio.
• Cada meio tem sua vantagem e desvantagem em relação aos demais, podendo ser relacionados a comprimento do cabo, custo, facilidade de instalação e suscetibilidade à interferência.
Especificações de CabosEspecificações de Cabos
• Existem várias especificaçõesespecificações que devem ser levadas em consideração em relação ao cabeamento:
• Velocidade máxima atingível;
• Qual é o máximo comprimento do cabo;
• Qual o tipo de sinalização.
• Exemplos de especificaçõesExemplos de especificações Ethernet são: 10BaseT, 10Base5, 10Base2.
Cabo CoaxialCabo Coaxial
• Existem 02 tipos de cabos coaxiais:
• ThicknetThicknet – cabo coaxial grosso, pode chegar a uma distância de 500 metros, com velocidades entre 10 a 100 Mbps. Foi muito utilizado em backbone, porém devido ao seu alto custo nas instalações, sua espessura e rigidez, ele não é mais implementado.
• ThinnetThinnet – cabo coaxial fino, pode chegar a 185 metros, com uma velocidade de 10 Mbps. É mais fácil de instalar, porém devido a problemas de blindagem não é mais implementado. ThinneThinne
tt
ThicknetThicknet
Cabo STPCabo STP
• O Cabo STPCabo STP é mais eficiente contra interferência do que o cabo UTP, pois combina tanto o cancelamento como a blindagem, porém isso faz com que o cabo custe mais caro.
Cabo ScTPCabo ScTP
• ScTP tem somente uma blindagem, que protege todos os pares do cabo.
• Cada par não é envolvido em um protetor como no STP.
• Por não ter proteção extra em torno dos pares, o ScTP é menos caro, tem um peso menor, tem um diâmetro menor e é mais flexível do que o STP.
Cabo UTPCabo UTP
• O Cabo UTPCabo UTP contém 04 pares trançados que proporcionam o efeito de cancelamento como proteção à ruídos.
• São amplamente utilizados como principal meio físico das redes atuais.
• O cabo UTP é fácil de instalar e mais barato que qualquer outro meio físico e atualmente é o meio baseado em cobre mais veloz.
• Atualmente o cabo UTP categoria 5e é o mais utilizado, porém especialistas indicam o UTP categoria 6 como futuro substituto.
Configurações do Cabo UTPConfigurações do Cabo UTP
• DiretoDireto – As duas extremidades possuem a mesma configuração.
• CruzadoCruzado - Uma extremidade possui os pares 01 e 03 invertidos em relação a outra.
• RolloverRollover – A configuração implementada em uma extremidade dever ser invertida na outra extremidade.
Implementação de UTPImplementação de UTP
• A configuração na conectorização do UTP depende do tipo de conexão que está sendo realizada.
• No cabo cruzado,cabo cruzado, os pares de fios alaranjado e verde, são invertidos em uma das extremidades.
• No cabo diretocabo direto, a configuração em ambas extremidades é igual.
• Use cabos diretoscabos diretos para o seguinte cabeamento:
• Comutador ao roteador;
• Comutador para o PC ou servidor;
• Hub para PC ou servidor.
• Use cabos cruzadoscabos cruzados para os seguintes cabeamentos:
• Comutador para comutador;
• Comutador para hub;
• Hub para hub;
• Roteador para roteador;
• PC para PC;
• Roteador para PC.
Implementação de UTPImplementação de UTP
Fibra MultimodoFibra Multimodo
• A Fibra MultimodoFibra Multimodo é uma fibra com o diâmetro do núcleo maior em relação a fibra monomodo, permitindo o envio de raios de luz por vários modos (caminhos) e utilizando leds, porém causando uma maior perda devido a dispersão.
• São necessários 02 cabos para transmissão de dados através de fibras, um para envio e outro para recebimento.
Fibra MonomodoFibra Monomodo
• A Fibra MonomodoFibra Monomodo transmite dados utilizando apenas um modo (caminho), em uma distância de no máximo 3 Km e lasers são usados como fontes de luz.
Componentes ÓpticosComponentes Ópticos
• Ao implementar uma rede utilizando a luz como meio de transmissão, são necessários vários componentescomponentes, tais como:
• Fontes de Luz: Leds e Lasers;
• Transmissores e receptores que convertem os sinais elétricos em luz e vice-versa;
• Fibras Multimodo ou Monomodo;
• Conectores SC ou ST;
• Repetidores e Fibras de Patch-Panel.
Introdução à EthernetIntrodução à Ethernet
• No início dos anos 70 Robert Metcalfe e seus colegas na Xerox, criaram a EthernetEthernet.
• A maior parte do tráfego na Internet origina-se e termina com conexões Ethernet.
• O padrão Ethernet original tem sido atualizado com a finalidade de acomodar novos meios físicos e taxas mais altas de transmissão.
Ethernet e o Ethernet e o MModelo OSIodelo OSI
• A EthernetEthernet opera na metade inferior da camada de enlace de dados, conhecida como subcamada MAC e opera também na camada física.
• As subcamadas de enlace de dados contribuem para a compatibilidade da tecnologia e a comunicação entre computadores.
• Subcamada MAC:Subcamada MAC: trata dos componentes físicos que serão usados para comunicar as informações.
• Camada LLCCamada LLC (Logical Link Control): permanece independente do equipamento físico que será usado para o processo de comunicação.
Nomenclatura: Endereço MACNomenclatura: Endereço MAC
• MACMAC - Endereçamento para computadores e interfaces, que possibilita entrega local de um quadro na Ethernet.
• Como encontrar o destino?Como encontrar o destino?
• MACMAC - 48 bits (6 bytes) de comprimento e são expressos como 12 dígitos hexadecimais.
• Primeiros 6 dígitos hexadecimais, identificam o fabricante ou o fornecedor, parte conhecida como OUI (Organizational Unique Identifier).
• Os 6 dígitos hexadecimais restantes representam o número de série da interface (vendor).
Nomenclatura: Endereço MACNomenclatura: Endereço MAC
Quadros da Quadros da CCamada 2amada 2
• EnquadramentoEnquadramento é o processo de encapsulamento da camada 2.
• Um quadro é uma unidade de dados de protocolo da camada 2 e contém nome do nó de origem e nome do nó de destino.
• Um único quadro genérico tem seções chamadas de campos e cada campo é composto de bytes.
• Os nomes dos campos são: campo de início de quadro, campo de endereço, campo de comprimento/tipo, campo de dados, campo de seqüência de verificação de quadro.
Tratamento de ErrosTratamento de Erros
• A colisãocolisão é a condição mais comum de erroerro na Ethernet, que representa um mecanismo de competição para acesso a rede. A colisão gera latência.
Regras MAC e Regras MAC e DDetecção de Colisõesetecção de Colisões
• A Ethernet usa CSMA/CD como método de acesso, que tem as funções:
• Transmitir e receber pacotes de dados;
• Decodificar pacotes de dados e verificar se os endereços são válidos, antes de passá-los às camadas superiores do modelo OSI;
• Detectar erros dentro dos pacotes de dados ou na rede.
Domínios de Domínios de CColisãoolisão
• Domínios de Colisão:Domínios de Colisão: são os segmentos físicos conectados onde podem ocorrer colisões.
RepetidoresRepetidores
• Os RepetidoresRepetidores são equipamentos que têm as funções de regenerar e retemporizar os bits na rede.
• Nas redes Ethernet é necessário que os sinais se propaguem para todos os limites na rede, em um período de tempo máximo, sendo que esse tempo é garantido pela regra 5-4-3.
• Esta regra diz que entre quaisquer dois nós na rede, podem existir o máximo de cinco segmentos conectados através de quatro repetidores e somente três dos cinco segmentos podem conter conexões de usuários.
HubsHubs
• Os HubsHubs são repetidores multiportas, usados em redes 10Base-T e 100Base-T, alterando a topologia de barramento para estrela, sendo que, qualquer informação que alcança as portas do Hub é copiada para todas as outras portas.
• Hub passivoHub passivo: somente compartilha os meios físicos.
• Hub ativoHub ativo: necessita de energia elétrica para amplificar o sinal.
• Hub inteligenteHub inteligente: além das funções do Hub ativo, tem a capaciadade de diagnosticar problemas.
Domínios de ColisãoDomínios de Colisão
• Aumentando um Domínio de Colisão:Aumentando um Domínio de Colisão:
AA A+BA+B
• Os dispositivos da Camada 1 estendem os domínios de colisão. Esse prolongamento da rede pode aumentar os problemas com as colisões.
Domínios de Domínios de CColisãoolisão
• Regra dos Quatro Repetidores (5, 4, 3, 2, 1):Regra dos Quatro Repetidores (5, 4, 3, 2, 1):
• Esta regra visa o estabelecimento de limites, para que o atraso não prejudique a divulgação de ocorrência de colisões na rede, evitando assim as colisões tardias.
• Cinco segmentos de meios de rede;
• Quatro repetidores ou hubs;
• Três segmentos de host da rede;
• Duas seções de links (sem hosts);
• Um domínio grande de colisão.
LLink, ink, FFullull-D-Duplex e uplex e HHalfalf-D-Duplex uplex
• Lista de tecnologias que podem ser escolhidas dentre as configurações oferecidas:
• Full-duplex:Full-duplex: UTP e fibra, é obrigatório para meios compartilhados. As redes 10-Gbps são especificadas exclusivamente para full-duplex.
• Half-duplex:Half-duplex: UTP, fibra, e cabo coaxial somente neste modo.
BridgesBridges
• As Bridges Bridges são dispositivos que segmentam as redes em vários domínios de colisão, com base no endereço físico da camada 02, tomando decisões inteligentes sobre filtragem e encaminhamento de quadros.
• Decisões das Bridges:Decisões das Bridges:
• Dispositivos de destino e Dispositivos de destino e origem no mesmo origem no mesmo segmento:segmento: os quadros são filtrados;
• Dispositivos em Dispositivos em segmentos separados:segmentos separados: os quadros são encaminhados para o próximo segmento;
• Dispositivos de destino Dispositivos de destino desconhecido:desconhecido: os quadros são enviados a todos os segmentos (flooding).
SwitchesSwitches
• Os SwitchesSwitches são chamados de bridges multiporta e assim como as bridges, os comutadores (switches) formam a tabela de encaminhamento com base no endereço MAC de destino.
• A função dos switches e bridges é melhorar o desempenho da rede, reduzindo o tráfego e aumentando a largura de banda por segmento.
• Os switches possuem mais portas do que as bridges, possuem maiores velocidades e suportam mais funcionabilidades.
• Sua implementação é econômica, pois o cabeamento e os hardwares podem ser reaproveitados.
Domínios de Domínios de BBroadcastroadcast
• Um Domínio de BroadcastDomínio de Broadcast é um agrupamento de vários domínios de colisão, pois os dispositivos da camada 02 encaminham para todas as interfaces um pacote de broadcast, sendo que para segmentar um domínio de broadcast, é necessário um dispositivo da camada 03 (Roteador).
Arquitetura da InternetArquitetura da Internet
• A InternetInternet permite a comunicação de dados entre hosts em qualquer lugar do mundo.
• A Internet é formada por uma rede de redes, sendo que a Internet desenvolvida a partir do DoD é conhecida como Internet (com I maiúsculo).
• A estrutura dentro da nuvem da InternetInternet é bastante complexa, mas é transparente ao usuário.
• Os roteadores são responsáveis por tomarem decisões sobre as rotas para comunicação entre 02 redes.
Arquitetura da InternetArquitetura da Internet
Roteadores e Conexões SeriaisRoteadores e Conexões Seriais
• O roteadorroteador é responsável por realizar o roteamento, segmentação de broadcast e fornecer interface para serviços WAN.
• As conexões seriaisconexões seriais poderão ser realizadas em portas fixas ou portas modulares nos roteadores.
• Em um ambiente de rede o roteador é um equipamento DTE e em um ambiente de testes e laboratórios, o roteador poderá assumir a função de DCE.
Protocolos Roteáveis e Roteados Protocolos Roteáveis e Roteados
• Protocolo roteado:Protocolo roteado: permite que o roteador encaminhe dados entre nós de diferentes redes.
• Endereço de rede:Endereço de rede: é obtido pela operação AND do endereço com a máscara de rede.
• Máscara de rede:Máscara de rede: permite que grupos de endereços IP seqüenciais sejam tratados como uma única unidade.
Protocolos Roteáveis e RoteadosProtocolos Roteáveis e Roteados
IP como Protocolo RoteadoIP como Protocolo Roteado
• IP:IP: protocolo sem conexão, de melhor entrega possível e não confiável.
• “Sem conexão" significa que não há conexão estabelecida antes da transmissão, com circuito dedicado.
• Ele determina a rota mais eficiente para os dados com base no protocolo de roteamento.
Encapsulamento Encapsulamento de Dadosde Dados
• À medida que as informações fluem pelas camadas do modelo OSI, os dados são processados em cada camada.
• Na camada de rede, os dados são encapsulados em pacotes (também conhecidos como datagramas).
IP como Protocolo RoteadoIP como Protocolo Roteado
Propagação de Pacotes e ComutaçãoPropagação de Pacotes e Comutação
• À medida que um pacote trafega em uma internetwork até seu destino final, os cabeçalhos e trailers de quadros da camada 2 são removidos e substituídos em cada dispositivo da camada 3.
• Quando os dados são recebidos dos protocolos de camada superior, a camada de rede anexa as informações do cabeçalho IP aos dados.
• O IP determina o conteúdo do cabeçalho do pacote IP, que inclui informações sobre endereçamento e outras informações de controle, mas não trata dos dados em si.
• O IP aceita quaisquer dados que lhe forem passados das camadas superiores.
• Cabeçalho do Pacote IP:Cabeçalho do Pacote IP:
IP como Protocolo RoteadoIP como Protocolo Roteado
Anatomia de um Pacote IPAnatomia de um Pacote IP
• Pacotes IPPacotes IP consistem dos dados das camadas superiores somados a um cabeçalho IP:
• Versão:Versão: Formato do cabeçalho do pacote IP;
• Tamanho do cabeçalho IP (HLEN):Tamanho do cabeçalho IP (HLEN): Tamanho do cabeçalho do datagrama;
• Tipo de serviço (TOS):Tipo de serviço (TOS): Nível de importância atribuído por um determinado protocolo de camada superior;
• Extensão total:Extensão total: Especifica o tamanho total do pacote em bytes, inclusive dados e cabeçalhos;
Anatomia de um Pacote IP Anatomia de um Pacote IP
• Identificação:Identificação: Número inteiro que identifica o datagrama atual;
• Flags:Flags: Um campo de três bits em que os dois bits de ordem inferior controlam a fragmentação;
• Deslocamento de fragmento:Deslocamento de fragmento: Usado para ajudar a juntar fragmentos de datagramas;
• Time-to-live (TTL):Time-to-live (TTL): Campo que especifica o número de saltos pelos quais um pacote pode trafegar;
• Protocol:Protocol: Protocolo de camada superior, por exemplo, TCP ou UDP;
• Checksum do cabeçalho:Checksum do cabeçalho: Ajuda a assegurar a integridade do cabeçalho IP;
Anatomia de um Pacote IPAnatomia de um Pacote IP
• Endereço de origem:Endereço de origem: Especifica o endereço IP do nó de envio;
• Endereço de destino:Endereço de destino: Especifica o endereço IP do nó de recebimento;
• Opções:Opções: Permite que o IP suporte várias opções, como segurança e tamanho variável;
• Enchimento:Enchimento: Zeros são adicionados a este campo para assegurar que o cabeçalho IP seja sempre um múltiplo de 32 bits;
• Dados:Dados: Contêm informações da camada superior e possui tamanho variável, máximo de 64 Kb.
Camada de Transporte Camada de Transporte
• Camada de TransporteCamada de Transporte: Responsável pelo transporte e regulagem do fluxo confiável de dados, da origem para o destino, realizado através de janelas móveis e números de seqüência, juntamente com um processo de sincronização que garante que cada host esteja pronto para comunicação.
TCPTCP
• TCPTCP: Protocolo da camada 04 orientado a conexão que fornece transmissão de dados full-duplex confiável.
• Decompõe mensagens em segmentos e reagrupa-os na estação de destino.
• Reenvia itens não recebidos.
• Estabelece um circuito virtual entre aplicações do usuário final.
• Os protocolos que usam o TCP incluem:
• FTP (File Transfer Protocol);
• HTTP (Hypertext Transfer Protocol);
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol);
• Telnet.
Conexão com Sistema ParConexão com Sistema Par
• 1º handshake:1º handshake: solicita sincronização;
• 2º e 3º: confirmam a solicitação de sincronização inicial e também sincronizam os parâmetros de conexão na direção oposta;
• Handshake final:Handshake final: confirmação usada para informar ao destino que ambos os lados concordam que foi estabelecida uma conexão;
• Após o estabelecimento da conexão, começa a transferência de dados.
Janelamento e Tamanho da JanelaJanelamento e Tamanho da Janela
Tamanho da janela =1Tamanho da janela =1 Tamanho da janela =3Tamanho da janela =3
• JanelamentoJanelamento: Controle de fluxo fornecido pelo TCP, que regula a quantidade de dados que é enviada durante um determinado período de transmissão.
• O tamanho da janelatamanho da janela determina a quantidade de dados que pode ser transmitida de uma vez, antes que o destino responda com uma confirmação. Se o tamanho da janela for 1, cada byte precisa ser confirmado antes do próximo byte ser enviado.
Janela Básica TCPJanela Básica TCP
• Transmissão ordenada de pacotes de dados, orientada a conexão e confiável. Com confirmação de cada pacote pelo receptor, antes do envio do próximo.
Janela Dimensionável TCPJanela Dimensionável TCP
• O remetente envia 3 pacotes antes de esperar por um ACK.
• Se o receptor puder lidar com um tamanho de janela de 2 pacotes, a janela descarta o pacote 3, especifica 3 como o próximo pacote e 2 como novo tamanho de janela.
• O remetente envia os próximos 2 pacotes, mas ainda especifica 3 como tamanho de janela.
• Isso significa que o remetente ainda esperará uma confirmação de 3 pacotes do receptor.
• O receptor responde solicitando o pacote 5, novamente especificando 2 como tamanho de janela.
Confirmações PositivasConfirmações Positivas
• ConfirmaçãoConfirmação: É uma etapa comum no processo de sincronização, que inclui janelas móveis e seqüenciamento de dados.
• Na confirmação positivaconfirmação positiva e retransmissão, a origem envia um pacote, aciona um temporizador e espera por uma confirmação antes de enviar o próximo pacote da seção. Se o temporizador expirar antes que a origem receba uma confirmação, a origem retransmite o pacote e inicia novamente o temporizador.
Confirmação Confirmação
• Na estação receptora, o TCP reagrupa os segmentos em uma mensagem completa. Se um número de seqüência estiver faltando na série, aquele segmento será retransmitido.
Números de Números de SSeqüênciaeqüência
• Números de SeqüênciaNúmeros de Seqüência: São aplicados aos segmentos de dados que o TCP transmite, para que o receptor seja capaz de remontar os bytes na ordem original.
• Funcionam como referência, para o receptor saber se recebeu todos os dados.
• Identificam pedaços de dados que faltam, para o emissor retransmiti-los novamente.
Controle de Fluxo Controle de Fluxo
• Quando um host receptor não consegue processar os dados na mesma velocidade que o emissor, pode haver perda de dados.
• O controle de fluxocontrole de fluxo através do TCP, evita que o host transmissor sobrecarregue os buffers do receptor, estabelecendo uma taxa de transferência satisfatória para ambos.
Controle de Fluxo Controle de Fluxo
• Para não perder dados, o processo TCP na máquina que está recebendo os dados, pode emitir um indicador de “não-pronto” para o remetente.
• O remetente pára de enviar dados.
• Quando o receptor puder lidar com mais dados, ele enviará um indicador de transporte de “pronto”.
• Quando esse indicador for recebido, o remetente retoma a transmissão de segmentos.
Segmento TCPSegmento TCP
• Porta de origemPorta de origem: número da porta que chama;
• Porta de destinoPorta de destino: número da porta chamada;
• Número de seqüênciaNúmero de seqüência: garante seqüência correta dos dados recebidos;
• Número de confirmaçãoNúmero de confirmação: próximo octeto TCP esperado;
• HLENHLEN: número de palavras de 32 bits no cabeçalho;
• ReservadoReservado: definido como zero;
• Bits de códigoBits de código: funções de controle, configuração e término de uma sessão;
• JanelaJanela: número de octetos que o remetente está disposto a aceitar;
• ChecksumChecksum: um cálculo de verificação (checksum);
• Urgent PointerUrgent Pointer (Ponteiro de Urgência): indica o final de dados urgentes;
• OpçãoOpção: uma opção atualmente definida, tamanho máximo do segmento TCP;
• DadosDados: dados de protocolo de camada superior.
Segmento TCPSegmento TCP
UDPUDP
• UDPUDP: Protocolo simples que troca datagramas, sem confirmações ou entrega garantida.
• O processamento de erros e a retransmissão devem ser tratados por protocolos de camada superior.
• O UDPUDP não usa janelamento. Ele é projetado para aplicações que não precisam juntar seqüências de segmentos.
• Os protocolos que utilizam o UDP incluem:
• TFTP (Trivial File Transfer Protocol);
• SNMP (Simple Network Management Protocol);
• DHCP (Dynamic Host Control Protocol);
• DNS (Sistema de Nomes de Domínio).
Segmento UDP Segmento UDP
• Porta de origemPorta de origem: número da porta que chama;
• Porta de destinoPorta de destino: número da porta chamada;
• ComprimentoComprimento: número de bytes que inclui cabeçalho e dados;
• ChecksumChecksum: um cálculo de verificação (checksum);
• DadosDados: dados de protocolo de camada superior.
Endereços MAC, IP e Números de PortasEndereços MAC, IP e Números de Portas
• AnalogiaAnalogia: Enviar uma carta. O nome equivale a porta, a rua ao MAC, a cidade e o estado ao endereço IP.
• PortasPortas - transporte;
• IP IP - rede;
• MACMAC - enlace.
Números de Porta TCP e UDP Números de Porta TCP e UDP
• TCP e UDPTCP e UDP: Usam números de portanúmeros de porta (soquete) para passar as informações às camadas superiores.
• Esses números são usados para manter registro de diferentes conversações que cruzam a rede ao mesmo tempo.
• O órgão Internet Assigned Numbers Authority (IANA), padroniza os números de porta.
Números de Porta TCP e UDPNúmeros de Porta TCP e UDP
• Os números de portas têm os seguintes intervalos atribuídos:
• Números abaixo de 1024:Números abaixo de 1024: são considerados números de porta conhecidos;
• Números acima de 1024:Números acima de 1024: recebem números de porta atribuídos dinamicamente;
• Números de porta registrados: são aqueles registrados para aplicações específicas de fabricantes. A maioria desses números é superior a 1024.
• Os sistemas finais selecionam a aplicação correta através dos números de portas.
• Números de portaNúmeros de porta gerados pelo host de origem, são atribuídos dinamicamente. Esses números são sempre superiores a 1023.
Camada de Aplicação TCP/IP Camada de Aplicação TCP/IP
• Camada de AplicaçãoCamada de Aplicação no modelo TCP/IPTCP/IP, engloba as camadas de Aplicação, Apresentação e Sessão do modelo OSI, tendo a função de controlar o diálogo, representar e codificar dados.
DNS DNS
• Domain Name System (DNS)Domain Name System (DNS) : Sistema usado na Internet para converter nomes de domínios em endereços IP. • Um domínio é um grupo de computadores associados por sua localização geográfica ou pelo seu tipo de negócio.
• Domínios de nível superior:Domínios de nível superior:
• .br: Brasil;
• .us: Estados Unidos;
• .uk: Reino Unido;
• Nomes genéricosNomes genéricos:
• .edu: sites educacionais;
• .com: sites comerciais;
• .gov: sites governamentais;
• .org: sites não-profissionais;
• .net: serviço de rede;
FTP e TFTPFTP e TFTP
• FTP:FTP: Serviço confiável, orientado a conexão, utiliza TCP para transferir arquivos de um computador para outro, copiando e movendo arquivos dos servidores para os clientes e vice-versa.
• TFTP: TFTP: serviço sem conexão, usa o UDP, não possui a maioria dos recursos do FTP, opera mais rápido que o FTP e funciona bem em uma rede estável, é usado no roteador para transferir arquivos de configuração e imagens Cisco IOS e para transferir arquivos entre sistemas que suportam TFTP.
HTTPHTTP
• Hyper Text Transfer Protocol (HTTP): Hyper Text Transfer Protocol (HTTP): opera na World Wide Web.
• Navegador da Web:Navegador da Web: é uma aplicação cliente para visualizar em formatos multimídia, os dados contidos em páginas Web que usam texto, figuras, som e vídeo.
• Linguagem de marcação de hipertexto (HTML):Linguagem de marcação de hipertexto (HTML): linguagem em que são criadas as páginas Web.
• Hiperlink:Hiperlink: é um objeto, palavra, frase ou figura em uma página da Web, que direciona o navegador para uma nova página da Web.
• No URL http://www.impacta.com.br/:No URL http://www.impacta.com.br/:
• (http://):(http://): informa ao navegador que protocolo deve ser usado;
• (www):(www): nome do host ou o nome de uma máquina, em um endereço IP específico;
• (.com.br)(.com.br) site comercial do brasil
HTTPHTTP
TelnetTelnet
• Telnet:Telnet: permite efetuar login e executar comandos em um host remoto, que esteja executando uma aplicação de servidor Telnet.
• Atua na camada de aplicação do modelo TCP/IP, e nas três camadas mais altas do modelo OSI.
SMTPSMTP
• Simple Mail Transfer Protocol (SMTP):Simple Mail Transfer Protocol (SMTP): utilizado para comunicação de servidores de correio eletrônico no envio e recebimento de correspondência.
• Transporta mensagens de e-mail em formato ASCII usando o TCP.
SNMPSNMP
• Protocolo de Gerenciamento de Rede Simples Protocolo de Gerenciamento de Rede Simples (SNMP): (SNMP): pertence a camada de aplicação, facilita a troca de informações de gerenciamento entre dispositivos de rede, permite o gerenciamento do desempenho, localiza e soluciona problemas, planeja crescimento da rede e usa o UDP como protocolo da camada de transporte.
• Uma rede administrada SNMP consiste nos três componentes a seguir:
• Management Protocol (NMS sistema de Management Protocol (NMS sistema de gerenciamento de rede): gerenciamento de rede): executa aplicações que monitoram e controlam dispositivos gerenciados;
• Dispositivos gerenciados: Dispositivos gerenciados: coletam e armazenam informações de gerenciamento, disponibilizando-as para os NMSs que usam o SNMP;
• Agentes: Agentes: têm conhecimento local de informações de gerenciamento e as converte para uma forma compatível com o SNMP.
Gráfico de Protocolos: TCP/IPGráfico de Protocolos: TCP/IP
• O TCPTCP e o UDPUDP usam o IPIP como protocolo de suporte da camada 3.
• Eles são usados por diversos protocolos da camada de aplicação.