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TCP-IP

J.Netto


Apresentação

Conceituação básica Princípio de funcionamento Protocolos de rede e transporte Aplicações e Diagnósticos


Necessidades de uso de redes

Compartilhamento de recursos e informações

Disco

SupervisórioUsuário

Impressora

Rede


Conceito INTERNET

Independência tecnológica de rede e de sistema operacional

Interconexão universal Confirmação ponto-a-ponto


Internet

G

G

G


Súmula

Introdução Protocolo IP

Enderecamento IP ARP ICMP

TCP UDP

Sub-redes Domínios Modelo Cliente

Servidor Protocolo de Aplicação Diagnóstico


Introdução

Protocolo: Conjunto de regras que determinam como o hardware e o software de uma rede devem interagir para transmitir e receber informacões.

Utilização de um conjunto de protocolos cooperantes


Introdução

Porque uma família de protocolos? Falha de hardware Congestionamento de rede Atraso e/ou perda de pacotes Erros de transmissão Duplicacão de dados e/ou erros de

sequenciamento


Introdução

TCP-IP Padrão de facto Início do desenvolvimento pelo

DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency)

Protocolo da INTERNET (milhares de computadores conectados)

Protocolos abertos (RFCs)


Organização em camadas

ISO/OSI

S/A/Aplic.

Transporte

Rede

Enlace

Físico

Aplicações

Interface de redeIntra rede

TCP

IP

Internet


Família de protocolos TCP/IP

ARP , Device drivers

IP ICMP

TCP UDP

rlogin,ftp,... NFS,DNS,.. tracertarp

rede


Família TCP/IP

Device drivers: Acesso ao hardware de rede

ARP: Address Resolution Protocol IP: Internet Protocol ICMP: Internet Control Message

Protocol TCP: Transmission Control Protocol UDP: User Datagram Protocol


Encapsulamento de dados

Quebra em pacotes Tráfego de sequência de bits

H1

H2

H3

H4

H1

H2

H3

H4

Dados

Dados

Dados

Dados Dados

Dados

Dados

Dados

Hx - Cabeçalho (Header) - ControleDados - Não tratado pelo nível x


Exemplo: TCP-IP sobre ethernet

Preâmbulo dstadrsrcadr tipo dados (ex. tcp/ip) crc

Tipo: Serve para identificar qual o protocolo que esta dentro do pacote


Pacotes auto identificados

Pacote chega

Demultiplexa (tipo)

IPIP ARPARP Outro ProtocoloOutro Protocolo

ICMP TCP UDP

Telnet FTP SMTP (mail)


Protocolo IP - Internet Protocol

Se encarrega da “entrega” das mensagens na rede

Serviço não orientado a conexão (não estabelece circuito virtual)

Não oferece garantia que o datagrama chega ao destino

Entrega as mensagens baseado em um endereço único para cada máquina = endereço IP


Endereçamento IP

O nível IP gerencia os pacotes de bits de acordo com o endereço IP do destinatário

Pacotes trafegam dentro de uma mesma

rede trafegam de uma rede local à outra

(routing)


Endereço IP

Contém a indicação da rede e da máquina (host) dentro da rede

Cada computador possui um único número de 32 bits = endereço INTERNET Endereço dividido em 4 campos de 8 bits Cada campo é representado por um número entre 0 e

255, e são separados por um ponto exemplo: 143.54.12.12 (w.x.y.z)


Classes de Endereços

Divididos em três classes: A, B e C Classe A: redes com grande número de

máquinas 7 bits para netid e 24 bits para

hostid( mais de 65536 máquinas)

w na faixa de 0 a 126

0 netid hostid0 7 8 16 24 31


Classe B: redes com médio número de máquinas 14 bits para netid e 16 bits para

hostid( até 65534 máquinas)


0 netid hostid0 16 24 311

8


Classe C: redes com pequeno número de máquinas 21 bits para netid e 8 bits para

hostid(entre 1 e 254 máquinas)


0 netid hostid0 16 24 311

81


Endereçamento abrangente (broadcast) Endereço da rede: contém hostid

com todos os bits em zero (0) (não se refere aos hosts)

Endereço de broadcast (refere-se a todos os hosts): hostid com todos os bits em um (1) (limitado a uma rede física)


Casos especiais

Hosts com duas conexões às redes(multi homed): dois endereços IP (ex. gateways)

Loopback: 127.0.0.1 Rede para teste e comunicação entre processos de uma mesma máquina (nunca aparece como endereço de fonte ou destino na rede)


Casos especiais

Todos os bits em zero: O próprio host - usado apenas para startup e não aparece como endereço de destino

Todos os bits de netid em zero: Um host específico na rede onde trafega o pacote - usado para startup e não aparece como endereço de destino

Todos os bits de hostid em um (1): broadcast para a rede onde trafega o pacote


Endereços IP - Resumo

Classe byte w netid hostid Número dehosts

A 1-126 w x.y.z 16777214

A 127 loopback

B 128-191 w.x y.z 65534

C 192-223 w.x.y 254

224-239 protocolos especiais (IGMP,...)


Subredes

Divisões lógicas de uma rede Transparente para o mundo externo Roteamento baseado em pares

(rede,subrede) Máscara para determinar a subrede


Subnets masks

Valores 32 bits que permite ao destinatário separar netid do hostid

Representado em notação decimal com pontos bits em 1 - netid bits em 0 - hostid máscaras defaults = as classes de

redes(255.0.0.0, 255.255.0.0, 255.255.255.0)


Exemplo: 143.54.y.z rede ufrgs Subnetmask: 255.255.255.0 - 256

subredes, com 255 hotst cada 143.54.12.1 (castor)

143.54 - endereço de rede (classe B)

12 - endereço de subrede

1 - hostid


Protocolo IP

Distribuição de pacotes para outros protocolos

Serviço não orientado a conexão (pacotes independentes)

best-effort responsabilidade do contúdo é

garantido pelos protocolos de alto nível


Protocolo IP - Parâmetros MTU - Maximum Transfer Unit

Segmentação em subredes com MTUs diferentes

Otimizção: depende da rede TTL - Time to Live

Tempo que o datagrama pode ficar na rede

TTL=0 discarta o datagrama


Datagrama IP

0 8 16 24 31

Ver IHL Serviço Tamanho total

Identificação Flags Offset frag.

TTL Proto Header Checksum

IP Origem

IP Destino

Opções Padding

Dados


Datagrama IP

Tipo de Serviço

Precedência D T R

Delay

Throughput

Reliability

FlagsDF MF

More Fragments

Don’t Fragment


Fragmentação


Fragmentação e MTU


Protocolo IP - Multiplexação Convenção para auto identificação

dos datagramas

Protocol Serviço0 IP - pseudo1 ICMP6 TCP17 UDP


ARP (Address Resolution Protocol) Descobrir o endereço físico de uma

máquina na rede local, conheendo apenas o endereço IP.

Usa broadcast para perguntar o endereço físico do destinatário das mensagens

Encapsulado no frame do nível físico Utiliza uma cache para reduzir o número

de consultas


RARP (Reverse Address Resolution Protocol) Descobrir o próprio endereço IP no boot

da máquina Também usa broadcast do nível físico Resposta de aceite do endereço no caso

de multiplos servidores


Formato ARP /RARP e utilitário arp

Tipo Hardware Tipo de protocolo

HLEN PLEN Operação

Sender HA(octetos 0 à 3)

SENDER IP (0-1)Sender HA(4-5)

Sender IP(2-3) Target HA(0-1)

Target HA(2-5)

Target IP(0-3)

0 8 16 24 31


ICMP - Internet Control Message Protocol Usado para detectar erros e testar

a conectividade Encapsulado em um datagrama IP PING usa ICMP echo request e

echo replay utilitário ping

ping -t -i 5 rubi.inf


Encapsulamento ICMP


Roteamento e Gateways

Gateway - Conhece as redes ligadas ã sua rede local

Cada host pode manter tabelas para destinatários específicos

Gateway mantém tabelas de roteamento

Default Gateway


Default gateway

Se IP não pertence a rede local: Tabela local Default gateway

Utilitário route Em caso de falha, apenas tráfego

local


Roteamento “distribuido”


Tabela de roteamento


Algoritmos de Roteamento (princípios) A rede é vista como um grafo

O problema é achar o menor caminho!


Gateway - Protocolos

GGP - Gateway-to-Gateway protocol

EGP - External Gateway protocol (sistemas autônomos)

IGP - Internal Gateway Protocol (gateways do mesmo sistema) RIP - Routing Information Protocol

! Laços no processo de roteamento

Utilitários


UDP - User Datagram Protocol Serviço de datagrama sem

conexão (como IP) Usado para troca de dados em

redes confiáveis Checagem dos dados no protocolo

de aplicação Usa ports para identificar o

destinatário


Ports

Usado para identidicar a aplicação Macanismo para tornar-se independente

da numeração local dos processos O remetente deve conhecer o número

de porta do destinatário Existem ports pré-determinadas para os

serviços destinatários mais comuns Portas do remetente determinada pelo

SisOp


TCP - Transmission Control Protocol Serviço orientado a conexão (pré-

estabelecimento da comunicação) Garante a entrega de pacotes

(Acknolegements - ACKs) Comunicação confiável

Assegura o sequenciamento Usa checksums

Protocolo de comunicação porta-a-porta


Usado para aplicações cliente-servidor, serviços críticos,...

Faz a multiplexação de mensagens para as aplicações

Conexão (IP,port) <--> (IP,port)Permite multiplas sessões do

mesmo serviço


TCP - Exemplo

FTP - port 21

castor 1456 caracol 21

castor 1684 caracol 21

caracol 21rubi 1684

castor 1456

castor 1684

rubi 1684TC

P

CaracolCastor

Rubi

...

...

...


TCP - Visão de comunicação


TCP - Confiabilidade


TCP - timeout adaptativo

Verifica o tempo de resposta e ajusta o timeout


TCP - Janela deslizante


TCP - Estabelecimento de conexão


TCP - Parâmetros MSS - Maximum segment Size Padronização de ports Controle de Congestionamento

Port Serviço15 netstat21 ftp23 telnet25 smtp (mail)


TCP - Pacote

0 8 16 24 31

Porta Destino

Número de Sequência

Dados

Porta Origem

Número de Acknowledge

JanelaHLEN Cód

Checksum Urgente


Cliente/Servidor

Modelo usado para construir aplicações

Servidor em número de porta conhecido Aceita requisições e executa

serviços Cliente tem número de porta variável

Envia requisições e espera resposta


Aplicações

FTP - File transfer protocol Telnet Mail

SMTP - Simple mail transfer protocol

POP - Post Office Protocol NFS - Network File System


Interface Aplic.-Transporte API Socket

Provê as funções de inicialização do nível de transporte, gerência de portas e primitivas de transmissão/recepção de dados.

A associação protocolo/porta é chamada de socket (encaixe, toamda, ponto de conexão)


socket()Cria um socket

bind()Atribui nome

listen()Aguarda conexões

Espera pelosClientes

accept()Ao aceitar a conexão um novo

socket deve ser criado e o original aguarda novas conexões

send()/recv()

close()Encerra a conexão


connect()Conecta ao servidor

send()/recv()


Orientado a conexão (TCP/streams)


Sem conexão (datagrama/UDP)


bind()Atribui nome

Espera pelosClientes

sendto()/recvfrom()



sendto()/recvfrom()



Administração

Obter endereços IP Registrar domínio Criar subredes Manter tabelas de configuração Diagnosticar e resolver problemas


Diagnóstico - utilitários

ping arp ifconfig netstat tracert tcpdump etherload


Vocabulário

Resumo dos termos TCP IP Winsock Subnet mask MTU MSS, ...


Onde obter mais informação Livros

Comer, Internetworking with TCP/IP Soares, Redes de Computadores Ethernet, internet, slip, manuais

RFCs spot. colorado.edu sunic.sunet.se

Servidores WEB (Lycos, etc...)

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