livro intr.redes.de.computadores.de

8/9/2019 Livro Intr.redes.de.Computadores.de

1/160

Introduo s Redes de

Computadores de Hoje

Verso BETA

Gustavo Lopes

2 6 d e M a i o d e 2 0 0 9


2/160


3/160

Resumo

Esta obra foi feita por Gustavo Lopes de Oliveira Santos. Este livro/apostila/manualencontra-se em verso digital, formato PDF. No encontra-se em formato impresso. Esta

obra pode ser baixada, como est apresentada aqui, atravs do site:planoemfoco.wordpress.com

Esta obra distribuda conforme a Licena Creative Commons - Atribuio:Compartilhamento pela mesma licena 2.5 Brasil

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/br

VOC PODE

Copiar, distribuir, exibir e executar a obra

Criar obras derivadas

SOB AS SEGUINTES CONDIES

Atribuio. Voc deve dar crdito ao autor original, da forma especificada pelo autorou licencialmente.

Compartilhamento pela mesma Licena. Se voc alterar, transformar, ou criar outraobra com base nesta, voc somente poder distribuir a obra resultante sob umalicena idntica a esta.

Obtenha mais informaes sobre esta licena:

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/br

ATENO!

Esta uma verso preliminar do resultado final previsto para essa obra. Esta versopreliminar, como se encontra, possui as seguintes caractersticas:

Possui erros de ortografia e gramtica que no foram corrigidos.

Pode conter figuras que no se referem ao constante na legenda.

uma obra incompleta, com captulos e apndices em branco. Pode conter falhas tcnicas.

60% do contedo da obra final no est contida nesta verso preliminar.

Portanto, use com cuidado.

A verso final DEPENDE DA SUA CONTRIBUIO!

Indique erros, corrija falhas, faa sugestes quanto ao que deve ser abordado. Comente nosite deste livro, e vote nas enquetes.

3


4/160


5/160

Tabela de contedos

Resumo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Lista de tabelas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Lista de figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

I. Fundamentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1. Conceitos de Redes de Computadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.1. O mundo depende das redes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.2. O que uma rede de computador? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.3. Endereamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161.4. Protocolo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.5. Pra que tantos cabos? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.6. Conectando-se Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201.7. Arquitetura de rede . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.8. Comunicao entre camadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231.9. Organizao deste livro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251.10. Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

2. Funcionamento Bsico de Redes TCP/IP . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

2.1. Reviso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.2. Duplo endereamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.3. Pacotes e quadros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.4. A necessidade do endereo lgico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.5. Arquitetura cliente-servidor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322.6. Camada aplicao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332.7. Camada transporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342.8. Transporte confivel e conexo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362.9. Concluso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382.10. Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

3. Fundamentos de comutao e roteamento . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.1. Reviso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

3.2. O que comutao? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403.3. O que roteamento? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423.4. Formatos de endereamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 433.5. Backbone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453.6. Concluso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463.7. Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

II. Redes Locais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

4. Camada fsica das redes locais cabeadas . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

5


6/160

4.1. Introduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514.2. Transmisso na camada fsica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514.3. O cabo de par tranado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534.4. Transmisso nos fios do cabo de par tranado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544.5. Transmisso com fios trocados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544.6. Transmisso com fios diretos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

4.7. As cores dos fios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 564.8. O conector RJ-45 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574.9. Concluso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584.10. Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

5. DHCP e DNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

5.1. Introduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615.2. Objetivo do DHCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.3. Funcionamento do servidor DHCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625.4. Funcionamento do cliente DHCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635.5. Objetivo do DNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 665.6. Tabela DNS local . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

5.7. Obtendo IP de mquina a partir do servidor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 675.8. Concluso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685.9. Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

6. Gateway padro e portas do roteador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

6.1. Introduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 716.2. Configurao das mquinas na LAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 716.3. Gateway padro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 726.4. Portas do roteador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 766.5. Observaes sobre roteadores domsticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 786.6. Concluso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

6.7. Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

7. Padres de Redes Locais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85

8. Protocolo de Camada Enlace Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

III. WANs IPv4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

9. Conceitos de IPv4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

9.1. Introduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 919.2. Formato de endereamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

9.3. Diviso de rede e mquina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 929.4. Mscara de rede . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 939.5. Endereo de rede e de broadcast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 959.6. Comunicao dentro e fora da rede local . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 989.7. O pacote IPv4 - Explicao introdutria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 999.8. Concluso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1009.9. Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

10. O Sistema de Numerao Binrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

10.1. tenho mesmo que estudar isso? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

6 Tabela de contedos


7/160

10.2. Introduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10310.3. O bit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10410.4. Mscara de rede em binrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10510.5. Endereo de rede em binrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10610.6. Endereo de broadcast em binrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10710.7. Descobrindo intervalos de endereos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109

10.8. Lembrete sobre o nmero real de mquinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11010.9. Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

11. Atribuio de Endereos IPv4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

11.1. Introduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11511.2. Atribuio de IPs na Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11511.3. Endereamento com classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11711.4. Endereos Privados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11911.5. Exausto dos Endereos IPv4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12111.6. NAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12111.7. PAT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12311.8. Concluso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

11.9. Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

12. Roteamento IPv4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129

IV. Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

13. Conexo ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

13.1. Introduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13313.2. O Modem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13313.3. Multiplexao por diviso de frequncia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13513.4. Computador conectado ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

13.5. LAN conectada ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13913.6. Acoplamento de equipamentos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13913.7. Camada enlace ADSL: PPPoE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14113.8. Concluso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14213.9. Exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

V. Apndices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

Apndice A. Repostas dos exerccios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

A.1. Captulo 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147A.2. Captulo 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148

A.3. Captulo 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150A.4. Captulo 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151A.5. Captulo 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152A.6. Captulo 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152A.7. Captulo 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153A.8. Captulo 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153A.9. Captulo 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153A.10. Captulo 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

Apndice B. Redes Legadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

Tabela de contedos 7


8/160

B.1. As designaes da topologia: fsica e lgica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155B.2. Anel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156B.3. Barra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158B.4. Topologia fsica em estrela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158B.5. Topologia fsica em estrela, lgica em anel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159B.6. Topologia hbrida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

8 Tabela de contedos


9/160

Lista de tabelas

Comparao entre endereo fsico e endereo lgico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Protocolos de camada transporte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Resumo da ligao entre mquinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Exemplo de ligaes entre mquinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Padro 568A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Padro 568B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Os fios menos relevantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Diferena entre os padres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Exemplo de configurao no servidor DHCP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Estado inicial da camada rede da mquina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Estado final da camada rede da mquina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Exemplo de tabela DNS local. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67Lgica da mquina a ao enviar pacotes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Capacidade das redes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

Tabela de converso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104Exemplo de mscara de rede convertida em binrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105Mscaras possveis em um octeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106Comparativo entre as classes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119Classes D e E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119Endereos privados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119Lgica do NAT no Gateway padro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122Tabela PAT no Gateway padro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123Duas conexes partindo de uma mesma mqina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125Lgica PAT/NAT do Gateway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126

9


10/160


11/160

Lista de figuras

Uma cena muito triste. No temos uma rede de computadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16E viveram felizes para sempre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Uma rede com cinco computadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Todos os computadores, exceto quem envia, recebem os sinais eltricos. . . . . . . . . . . . . . . . 17Uma coliso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Uma rede com repetidor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Uma rede com repetidor, com o velho problema do enlace ocupado. . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Um computador conectado Internet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Dois computadores conectador Internet, mas pagando por um! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Estou rico! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Mquina a transmite para b. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Redes modernas baseadas na arquitetura TCP/IP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Transmisso de um computador para outro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23Encapsulamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Comunicao de camadas em mquina diferentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Estrutura do curso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Enlaces LAN e WAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28Transmisso dos dados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Pacote e quadro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30As mquinas s enxergam endereos fsicos na mesma rede local. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31As mquinas enxergam endereos lgicos em redes diferentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31Uma mquina a cliente, e a outra, o servidor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Uma mquina que cliente de vrios servios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32Uma mquina que servidor de vrios servios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Um servidor na rede local. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33Comunicao entre aplicaes atravs da arquitetura TCP/IP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34Camada transporte em ao. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Transporte confivel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Conexo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37Uma mquina fala, todas escutam. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39Comutao na poca da vov. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Um comutador na rede local. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Vrias mquinas falando ao mesmo tempo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41Duas LANs ligadas por um roteador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Demonstrao de endereamentos fsicos e lgicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Desenho do backbone de um campus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Rede local conectada internet. Ser? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Placa de rede da mquina emissora convertendo um quadro em bits. . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Transmisso em bits usando sinais eltricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53Representao de cabo de par tranado retirado da Wikipedia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53Fios teis usados no cabo de par tranado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Transmisso entre dois computadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54Transmisso entre uma mquina, um comutador e outra mquina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Conector RJ-45. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Alicate de crimpagem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57Qual o tipo de cabeamento usado? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Qual o tipo de cabeamento usado? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Qual o tipo de cabeamento usado? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Como uma aplicao modifica dados da camada rede. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62LAN com servidor DHCP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Mquina cliente a requisitando dados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Resquisio e resposta DHCP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Funcionamento do DNS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

11


12/160

Mquinas da LAN e portas do roteador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Mquina da LAN usando Gateway padro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72Demonstrao de como o Gateway padro relativo rede local. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Mquina a1 falando com c2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74a3 falando com b2: possvel? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75Representao abreviada das portas do roteador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76Roteador com 4 portas, com uma porta configurada para WAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77Represetao de um roteador domstico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78O que um roteador domstico , e o que no . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79Representao de LAN e WAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80LAN conectada internet atravs de um computador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81Vrias LANS interconectadas entre si e internet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82Roteador domstico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Exemplo de endereo IPv4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91Parte de rede e parte da mquina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92Mscara de rede 255.255.255.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93Mscara de rede 255.0.0.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94Sada do comando ifconfig no Linux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95Enviando para uma mquina da mesma rede. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Enviando para uma mquina em uma rede diferente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99Pacote IP resumido (campos foram propositalmente ocultados). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Duas redes conectadas por um roteador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101Registros Regionais de Internet (RIR - Regional Internet Registry) no mundo . . . . . . . . . . . 115Atribuio hierrquica de IPs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116Classe A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117Classe B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118Classe C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118Falha ao enviar para mquina em rede privada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120Gateway padro usando endereo pblico na porta WAN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122Traduo de IP privado para IP pblico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122Resumo da arquitetura TCP/IP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123Requisio e resposta: as aplicaes usam portas para identificar-se. . . . . . . . . . . . . . . . . 124Esquema NAT/PAT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125Sinal digital. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134Sinal analgico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

Modem: um conversor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135Representao do chassi de um modem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135Diviso de frequncia na linha ADSL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137Frequncias usadas para dados e voz em uma linha telefnica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138Acesso internet atravs de modem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138LAN conectada internet atravs de um roteador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139Roteador com modem ADSL acoplado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140Roteador domstico com modem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141Protocolos de camada enlace usados na LAN e na conexo ADSL. . . . . . . . . . . . . . . . . . 141Ambiente domstico ADSL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142Resposta do exerccio 8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151Resposta do exerccio 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151Resposta do exerccio 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152Topologia do quadrado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156Topologia em anel: essa existe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156Topologia lgica em anel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157Esquema da comunicao em Anel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157Topologia em barra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158Topologia fsica em estrela. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158Topologias lgicas em barra e estrela, respectivamente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159MAU: Media Access Unit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160Topologia hbrida anel-estrela. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

12 Lista de figuras


13/160

Parte I

Fundamentos


14/160


15/160

Captulo 1Conceitos de Redes de Computadores

Vamos direto ao ponto: redes so necessrias. Seno, este livro no teria sido feito e muitagente no estaria ganhando dinheiro com a profisso de redista. Alm disso, milhares depessoas agora estariam morrendo porque no poderiam acessar o Orkut ou outras coisasque consideram importantes. A verdade que as pessoas usam, durante todo momento,redes de computadores - estando navegando na internet ou assistindo televiso - e nemse do conta do que acontece em oculto. A importncia da transmisso da informao subestimada: redes de computadores no cabeamento, como muitos pensam. No vocpegar um crimpador e comprar mil conectores RJ-45. Os problemas da humanidade noso resolvidos simplesmente ligando dois computadores com um cabo Ethernet. Redes decomputadores um assunto importante, que envolve um profundo conhecimento de equi-pamentos, configurao dos mesmos, monitoramento da rede, manuteno, planejamento,escalabilidade... no nessa ordem, lgico. Redes de computadores inclui, sim, cabeamento,mas inclui tambm configurao, conhecimento de sistemas operacionais e capacidade dedesenhar, projetar redes que no caiam a cada espirro de usurio.

Este captulo tem por objetivo explicar o que so redes de computadores. No uma expli-cao enciclopdica que far voc sair por a todo poderoso virando caminhes com o poderde um olhar, mas uma explicao bsica, fundamental, leve e verde (gosto de verde), quefar voc compreender a coisa. Depois voc poder virar caminhes com o poder de umolhar.

1.1. O mundo depende das redes

Isso mesmo. O mundo depende das redes de computadores. No se deixe intimidar por

desenvolvedores de software (isto , programadores... eles no gostam muito de seremchamados programadores, mas vamos cham-los assim, pois divertido v-los com raiva).Deixando as brincadeiras de lado, todo profissional da informao importante, at osprogramadores (ham, ham). A informao precisa ser gerada, armazenada, manipuladae transportada. Se a mesma for gerada mas no for armazenada, de nada vai adiantar.O mesmo acontecer se for armazenada, mas no puder ser lida, e assim por diante. Otransporte da informao cabe ao profissional de redes de computadores, ao redista, comoiremos carinhosamente cham-lo neste estudo.

Os clientes do redista englobam todo tipo de pessoa. O usurio domstico que quer verver notcias no computador, o adolescente que, curioso com a anatomia do corpo humano,estuda com muito esforo e afinco imagens e at mesmo vdeos - para os mais dedicados

- esclarecedores... as redes de televiso disponibilizam seus programas na internet, e asempresas esto adotando soluo de telefonia sobre IP, um tipo de telefonia que usa aarquitetura das redes de computadores.

1.2. O que uma rede de computador?

Se voc tem dois computadores isolados num mesmo ambiente, estes funcionam, mas noconversam. No batem papo. Talvez tivessem muitas coisas para combinar, mas comonunca se conheceram, no podero ser amigos. No temos uma rede ainda, pois os com-putadores no trocam informaes.

15


16/160

a b

Figura 1.1. Uma cena muito triste. No temos uma rede de computadores.

Algum poderia dizer: eles podem sim trocar informaes. Basta uma pessoa plugar um

pendrive no computador a, copiar dados, plugar o pendrive no... ah, voc entendeu. Issono muito inteligente. o mesmo que um casal de namorados estar brigado e pedir paraque uma terceira pessoa d recados um ao outro por eles. Vemos deixar a cena melhor:

a b

Figura 1.2. E viveram felizes para sempre.

Fim. Isso uma rede de computadores, certo? Terminamos o curso. V para casa e ganhe

muito dinheiro construindo redes. Uma vez que terminamos o curso mas no este livro,vou contar a histria dos trs porquinhos e o lobo mal. Era uma vez...

No, no terminou. O computador aest ligado a b, mas isso no significa que eles podemtrocar informaes. Talvez eles falem linguagens diferentes (ou protocolos diferentes; amesma coisa). Ningum tem certeza de que a informao passar pelo cabo. Temos a,uma rede em sentido fsico, visto que as duas mquinas esto conectadas; o comeo deuma rede de computadores. Entretanto, no tudo. Para que esses computadores possammarcar alguma coisa no prximo fim de semana, preciso, no mnimo:

1. Que ae b possam ser acessados. Ou seja, eles precisam ter equipamentos que possibi-litem a comunicao em rede; esses equipamentos chamam-se placas de redes. Um

computador pode ter uma ou vrias delas. Alm disso, as placas de rede precisamter algum nome ou endereo, para que possam ser chamadas.

2. As placas de rede precisam falar a mesma linguagem, ou protocolo.

3. As placas de rede devem conseguir acessar o cabo (termo tcnico: enlace) de formaque as duas consigam conversar sem embolaes.

As trs regras so importantes, mas no so as nicas. Vamos estud-las um pouco maisa fundo, para que voc tenha uma idia mais especfica do que seja essa coisa toda detransporte de informaes.

1.3. Endereamento

Para que os computadores numa mesma rede possam ser acessados, necessria umaidentificao. No caso dos seres humanos, atendemos quando algum chama nosso nome,ou apelido. No atendemos quando chamam pelo nosso RG. Ou sim. Bom, no caso doscomputadores, essa identificao algo que est contido na placa de rede (existe muitaverdade por traz disso). Um computador pode ser identificado pelo endereo na placa derede. Cada placa de rede tem um.

16 Conceitos de Redes de Computadores


17/160

Considere a figura abaixo:

a b c

d e

Figura 1.3. Uma rede com cinco computadores.

No desenho, cada computador est nomeado como a, b, c etc. Assuma que esses sejamos endereos das placas de rede dos respectivos computadores. Assim, possvel havercomunicao se, e somente se, os computadores souberem com quem falar. O computadorcuja placa de rede tem endereo apode enviar dados para o computador cujo endereo daplaca de rede e. atambm pode desejar falar com todos. Todavia, ano pode falar comf, pois este no existe, ou est inacessvel.

Observe que a rede mostrada no desenho composta de cinco computadores conectados aum nico meio fsico (enlace). Agora, pense comigo: os computadores, quando querem falaralgo, enviam sinais eltricos. O enlace no qual esto conectados prprio para transportartais sinais eltricos. Os sinais eltricos so codificados de forma que, quando recebidos pelocomputador destinatrio, este decodifica o sinal para interpret-lo. Se acontecer algumacoisa no enlace que altere o sinal eltrico, significa que quando a mquiana destinatriareceber o sinal, vai interpret-lo de forma errada. Por isso, no devem acontecer interfe-rncias.

Agora, pense um momento sobre um fato interessante: se as mquinas que falam colocamsinais eltricos no enlace, bom... todo o enlace ser eletrificado. Se a deseja falar com e,no vai acontecer a mgica de s o caminho de apara e ser eletrificado: todo o enlace ser.E a lgica diz que todos os outros computadores recebero os sinais eltricos. Observe afigura abaixo para perceber do que estou falando.

a b c

d e

Figura 1.4. Todos os computadores, exceto quem envia, recebem os sinais eltricos.

Desagradvel, no? Eis a outro motivo para a existncia do endereamento: somente amquina destinatria correta saber que os sinais eltricos so para ela. Como assim?,voc pergunta.

1.3 Endereamento 17


18/160

O computador a fala. Ele quer enviar uma informao para e. Assim, na sua fala, estcontido o endereo do destinatrio. a, ento, eletrifica a rede, e todas as outras mquinasexceto ela prpria recebem o sinal. Quando cada computador (ou melhor, cada placa derede) recebe o sinal, interpreta-o, e v se ele o destinatrio dos sinais eltricos. Se for,aceita; caso contrrio, nega. Simples. As placas de rede so programadas para obedecerema essa regra1.1: recebam apenas os sinais eltricos que so destinados a vocs.

Em suma: um envia, todos recebem e interpretam os sinais eltricos, mas s o destinatriotrabalha os sinais. lgico que podem haver mais de um destinatrio, uma vez que apodedesejar falar com todos.

1.4. Protocolo

No vamos gastar 4.000 pginas explicando o que so protocolos, uma vez que voc j sabeque o mesmo que linguagem. Entretanto, poderamos gastar 4.000 pginas apresentandocentenas, talvez milhares de protocolos existentes para comunicao em redes de compu-tadores, sendo que voc nunca na vida usaria todos eles, e essa discusso seria intil.

Definio 1.1. Protocolo. Protocolo uma linguagem e tambm um conjunto de boasmaneiras que define como os computadores devem falar, e tambm, ouvir.

Educao primordial em redes de computadores, como ficar claro neste exemplo:suponha que, em nossa rede de cinco computadores, dois deles queiram falar ao mesmotempo. Claro, os computadores no so to grosseiros assim, e querem falar com colegasdiferentes: a quer falar com e e c quer falar com d. Observe o que acontece:

a b c

d e

Figura 1.5. Uma coliso.

Cabum! Uma coliso. Uma exploso de se ouvir no outro quarteiro... prdio em chamas,computadores em curto circuito e bombeiros desesperadamente tentando salvar o pobrecachorrinho na janela.

Est bem, no chega a tanto, mas no uma coisa muito agradvel ver toda a rede sem

conexo toda hora que isso acontece. Mesmo que o estrago seja mnimo (o estrago real apenas as mquinas no conseguirem se comunicar por alguns milisegundos), no queremosque isso fique acontecendo o tempo todo!

Esse problema causado simplesmente porque todo o enlace eletrificado quando algumamquina fala. Assim, se duas mquinas falam ao mesmo tempo o enlace duplamenteeletrificado, e os sinais eltricos, claro, so totalmente alterados e se tornam ilegveispara a mquina destinatria. Agora, imagine uma rede com 200 computadores! Quantascolises, ein?

1.1. Sim, toda regra tem exceo.



19/160

Entra no enredo o protocolo, destemido e desbravador heri de culos escuros que vem darfim aos problemas da comunicao. Vimos que alm de ser uma linguagem (duas mquinaspodem conversar se usam o mesmo protocolo), tambm um conjunto de regras quedefinam a boa educao na rede. Um protocolo poderia definir, por exemplo, as seguintesregras para comunicao:

1. A mquina que quer falar deve primeiro escutar o enlace, para ver se algum j estfalando por meio dele.

2. Se o enlace estiver ocupado, ento espera mais um pouco e escuta novamente maistarde.

3. Se o enlace estiver desocupado, ento comea a falar nele.

4. Se for percebido que houve uma coliso, ento a mquina pra de falar, espera umpouco e escuta a rede. Ou seja, volta ao ponto 1.

um exemplo de protocolo. Comearei a falar de protocolos especficos mais tarde nestecurso. Por enquanto, este exemplo deixa claro o que um protocolo: uma linguagem e um

conjunto de regras para comunicao em redes de computadores. No existe s um, masmuitos protocolos, cada um com suas prprias regras, gostos gastronmicos e modos de sevestir.

1.5. Pra que tantos cabos?

Conforme as redes foram crescendo, achou-se difcil fazer manuteno na mesma, devidoa quantidade de cabos espalhados por a. Pessoas tropeando, muito dinheiro gasto nasubstituio dos mesmos... uma caca. Ento inventaram o repetidor, ou hub1.2: um equi-pamento que funciona como um cabo na qual outros cabos so conectados.

a

b

c

d e

repetidor

Figura 1.6. Uma rede com repetidor.

A invenso do repetidor foi uma introduo s redes locais modernas. Hoje temos equipa-mentos de rede muito mais sofisticados, como veremos ao longo deste estudo. O repetidorresolveu o problema dos milhares de metros de cabos, mas apenas isso foi resolvido; o velhoproblema da coliso continua: quando uma mquina fala, todo o meio (o repetidor e osoutros cabos) ficam ocupados; ainda necessrio um protocolo para regular a comunicaoem redes que usam repetidor.

1.2. Ou, ainda, concentrador. Mas concentrador uma palavra muito genrica... um comutador no seria, tambm,um concentrador?

1.5 Pra que tantos cabos? 19


20/160

a

b

c

d e

repetidor

Figura 1.7. Uma rede com repetidor, com o velho problema do enlace ocupado.

Voc deve estar se perguntando: ser que h uma maneira de uma mquina que fala ocuparapenas os enlaces especficos com quem quer falar?. Ou seja, ser que existe a possibilidadede que, se aquer falar com e, somente o enlace que liga aao equipamento central, e o enlaceque liga o equipamento central a e, fiquem ocupados? A resposta : sim. Hoje, redes soassim; j no usam um nico cabo ou um repetidor para fazer a comunicao. Isso coisado passado, brega, coroa. Ainda existem masoquistas que gostam da velha maneira, mashoje em dia, as redes locais usam comutadores. Estudaremos sobre comutadores em breve;segure sua curiosidade por um momento. Ainda nos resta falar um pouco sobre a internet,a grande rede.

1.6. Conectando-se Internet

A internet uma rede, mas diferente das redes que vimos neste captulo. At agora, vimosredes mais simples, em que todos os computadores tm em comum o mesmo enlace, seja esteenlace um cabo nico, ou um repetidor. Este tipo de rede chama-se rede local, ou LAN (deLocal Area Network), e uma parte de nosso estudo concentra-se nelas. A internet, contudo, um tipo de rede mais complexa, tanto pela abrangncia geogrfica (ela no ocupa apenas

uma sala, um escritrio ou uma empresa; ocupa o mundo todo), quando pela diversidadede tecnologias e protocolos. Enquanto uma rede local possui um nico protocolo que ditao funcionamento das mquinas, a internet conecta diversas redes de protocolos diferentes,e a prpria internet possui estruturas diversas. A internet uma rede de longa distncia,uma WAN (Wide Area Network), a maior das WANs. At agora, tudo que sabemos sobreinternet neste curso que seu computador se liga a ela por meio de um cabo, que sai dasua casa em direo prxima central telefnica ou outro tipo de provedor de acesso. Aarquitetura da internet uma nuvem nebulosa, um desconhecido.

Internetelacedeacesso

a

Figura 1.8. Um computador conectado Internet.

Dissemos que a internet interliga vrias redes. Sim, isso mesmo, redes, e no, mquinas.Com o conhecimento que voc tem at agora, pode comear a ter idias mirabolantes...hum... que tal uma coisa assim:



21/160

Internetelacedeacesso

b a

computadorde acesso

Figura 1.9. Dois computadores conectador Internet, mas pagando por um!

Na figura, temos um computador (o computador a) conectado diretamente internet, e umsegundo computador conectado ao computador a. Isso possvel, e voc no precisa pagarduas conexes para as operadoras de telefonia. Basta o computador a ter duas placas derede. A internet como temperatura, e os computadores ligados a ela so como timoscondutores: a nuvem da figura est quente, e o computador a est frio enquanto estiverdesconectado da nuvem. Assim que estiver conectado, passa a ficar quente, ou seja, cominternet. E o computador b tambm ficar quente ao ser conectado ao computador a. contagioso!

A voc pode comear a pensar alto: hum... e se eu tiver, em vez de um computador, umarede completa ligada ao computador de acesso? Posso at ser um provedor de acesso! Muitobem, desbravador, este o caminho!

a

b

c

d

e

repetidor

Internetenlace deacesso

computador deacesso

Figura 1.10. Estou rico!

Na figura, temos uma rede completa conectada internet. Neste exemplo, o computadora prov acesso internet para toda a rede. Os outros computadores so interligados aorepetidor. No porque a internet uma nuvem nebulosa que no podemos explor-la,no acha? Mas faremos muito mais neste curso do que explor-la. Ns compreenderemosseu funcionamento, desenvolveremos projetos, acharemos solues... e o mesmo dizemossobre as redes locais, sobre as quais voc tem muito mais controle, pois os equipamentose a infraestrutura pertencem a voc.

1.6 Conectando-se Internet 21


22/160

1.7. Arquitetura de rede

Arquitetura coletivo de protocolo. Um conjunto de protocolos forma uma arquitetura. Aarquitetura mais usada atualmente a TCP/IP: na internet, em muitssimas redes locais...o nome deve-se a dois importantes protocolos desta arquitetura: o TCP e o IP. Claro,existem outras arquiteturas, mas vamos estudar TCP/IP neste curso, visto que a usamos

no dia-a-dia.Podemos dividir as redes de computadores em camadas. Neste captulo voc teve umaviso geral da camada mais baixa da rede, que so os enlaces fsicos (cabos e o repetidor), edissemos um pouco tambm sobre as regras da camada que est imediatamente sobre esta,que a camada enlace. Voc sabe: pelos enlaces transitam sinais eltricos. Todavia, vocdeve concordar tambm que os computadores possuem muito mais do que sinais eltricos:eles possuem informaes. Os sinais eltricos so apenas informaes convertidas para umformato que pode ser transmitido. As informaes propriamente ditas so manipuladaspor outros protocolos, diferentes daqueles protocolos que manipulam sinais eltricos. Noentendeu? Observe bem: o enlace fsico, propriamente dito, no possui nenhum proto-colo... ele apenas existe para transportar sinais eltricos. Existem, contudo, protocolos nas

mquinas que dizem a elas como transmitir, como falar e como ouvir sinais eltricos. Ainteligncia no est no enlace, mas nas mquinas; estes protocolos so necessrios para queseja possvel a comunicao atravs do enlace fsico. Assim, temos protocolos que operamsobre o enlace, mas no nele; operam em uma camada acima. Em redes, a camada maisbaixa a camada fsica: nela se encontram os enlaces fsicos e equipamentos que fazemparte dela, como repetidores. A camada imediatamente acima da camada fsica, a camadaenlace. Sim, isso mesmo, voc pode achar um pouco estranho esse nome, uma vez que osenlaces esto na camada fsica; mas isso mesmo: a camada fsica contm os enlaces, e acamada enlace contm os protocolos de acesso aos enlaces.

Mas a camada enlace apenas dita as regras para que a comunicao seja possvel. A camadaenlace tem o objetivo de pegar os dados da mquina que quer transmitir, e falar esses

dados no enlace fsico, obedecendo as regras do protocolo de camada enlace, que dita comoa mquina deve falar no enlace fsico. Na outra ponta da rede, a mquina destinatriatambm usar o protocolo de camada enlace para saber como deve ouvir a informao quevem pelo enlace fsico. Assim que tiver recebido a informao, a camada enlace da mquinadestinatria traduz os sinais eltricos e passa a informao para que a mquina trabalhecom ela. A camada enlace, portanto, existe em todas as mquinas de uma rede; bem comotodos os protocolos desta camada. Observe o que foi dito, na figura abaixo:

Dados a seremtransmitidos

Os dados chegaram

camada enlace camada enlace

transmisso pelo enlace fsico

a b

traduz parasinais eltricos,

v se pode falar,fala...

escuta o enlace,l os sinaiseltricos,

traduz!

Figura 1.11. Mquina a transmite para b.

Em suma:

1. A mquina a tem dados a transmitir. Esses dados podem ser, por exemplo, umemail digitado pelo usurio em um programa prprio.



23/160

2. O programa de email no possui acesso placa de rede, e muito menos sabe traduziro email para sinais eltricos. Sendo assim, o programa de email manda os dadospara a camada enlace do computador, e fica despreocupado.

3. A camada enlace de atrata de trabalhar com os dados recebidos pelo programa deemail. Ela vai, basicamente, traduzir os dados para sinais eltricos e enviar peloenlace fsico.

4. Os dados vo transitar pelo enlace fsico at a mquina b.

5. A camada enlace da mquina b, ao receber os sinais eltricos, verificar se a desti-natria a mquina b. Se for, ento processar os sinais eltricos, transformando-os novamente em informao lgica.

6. Finalmente, a camada enlace da mquina b passar os dados para o programa deemails prprio.

Claro, o passo-a-passo acima est muito simplista. Muito mais coisa acontece alm disso.Mas percebemos, ao menos, a existncia de trs camadas nesta rede: a camada fsica, acamada enlace, e a camada... bom, no demos um nome ainda, mas voc sabe que a

camada que fica imediatamente acima da camada enlace, em cada mquina.Agora, o tiro de misericrdia: voc compreendeu basicamente como funciona a comunicaoentre dois computadores, mas nossas redes modernas baseadas em TCP/IP no possuemapenas trs camadas. Elas possuem cinco! Veja figura abaixo:

Aplicao

Transporte

Rede

Enlace

Fsica

Figura 1.12. Redes modernas baseadas na arquitetura TCP/IP.

J falamos sobre a camada fsica, e a camada enlace. A parte dos dados compreendemas outras trs camadas, cada uma delas com seus prprios protocolos e funes.

1.8. Comunicao entre camadas

Dois computadores comunicam-se atravs do enlace fsico; porm (e voc compreendeuisso), a mquina que fala envia os dados das camadas superiores para a camada enlace,que por sua vez traduz em sinais eltricos para a camada fsica; e a mquina que escuta los dados eltricos da camada fsica, usa a camada enlace para traduzir os sinais eltricosem dados, e repassa para as camadas superiores. A figura abaixo deixa isso mais evidente:

Aplicao

Transporte

Rede

Enlace

Fsica

Aplicao

Transporte

Rede

Enlace

Fsica

a b

transmisso dos dados pelo enlace fsico

fala, traduz escuta, traduz

dados dados recebidos

Figura 1.13. Transmisso de um computador para outro.

1.8 Comunicao entre camadas 23


24/160

A camada aplicao contm os dados a serem enviados; voc, na mquina a, digita umemail em um programa de email, por exemplo, direcionado para a mquina b. Quando vocclica em enviar, o programa de email passa os dados para a camada transporte, que porsua vez, passa os dados para a camada rede, que passa para a camada enlace. A camadaenlace usa de suas regras para ver se d para transmirir no meio fsico; ela, ento, fala osdados no enlace fsico, traduzindo-os em sinais eltricos.

Quando a informao chega pelo enlace fsico mquina b, a camada enlace desta, apsescutar os sinais eltricos, traduz estes sinais e passa a informao para a camada rede,que passa para a camada transporte, que finalmente passa para a aplicao de email destamquina. Voc deve estar se perguntando para que tantas camadas; analisaremos em breve,neste curso. Para o momento, basta saber a ordem das coisas: a mquina remetente descecom os dados atravs das camadas; a destinatria, sobe com os dados.

Alm do que foi dito at agora, cada camada manipula os dados sua maneira, adicionandoou retirando informaes. Na mquina que fala, cada vez que os dados vo descendo, ascamadas adicionam informaes a eles; na mquina destinatria, cada vez que os dados vosubindo, as camadas vo tirando informaes deles. Mas no se preocupe: a informao daaplicao no alterada. A camada transporte da mquina destinatria vai retirar somente

a informao que a mesma camada na mquina que fala colocou. Este processo chamamosde encapsulamento.

aplicao

transporte

rede

enlace

aplicao

transporte

rede

enlace

dados

dados

dados

dados

dados

dados

a b

fsica sinais eltricos

Figura 1.14. Encapsulamento.

Acontece que o que cada camada faz com os dados que recebe parecido com o ato deempacotar ou desempacotar alguma coisa. Imagine uma brincadeira infantil em que ascrianas pem uma carta dentro de um envelope, e este envelope dentro de outro envelope... o que acontece nas redes de computadores. E isso, com um objetivo, que voc entenderao longo deste curso.

A camada aplicao da mquina aenvia os dados para a camada imediatamente inferior,que a camada transporte. Esta camada recebe os dados, e adiciona mais dados aos dadosexistentes, sem alter-los. como se uma carta fosse envelopada. A camada transporte,ento, envia tudo isso (os dados originais mais os dados que ela mesma colocou) camadarede. Do ponto de vista da camada rede, os dados so tudo aquilo que ela recebeu dacamada transporte. A camada rede no sabe diferenciar entre dados da camada aplicaoe dados da camada transporte: o todo so os dados. Assim, esta camada tambm adicionainformaes suas aos dados recebidos, envelopando o envelope mais uma vez, e passandopara a camada enlace. Como voc pode ver, na mquina que envia dados, conforme ainformao vai descendo pelas camadas, seu tamanho vai aumentando.

Quando os sinais eltricos chegam camada enlace da mquina b, esta camada traduz osdados, e retira os dados que a camada enlace da mquina a colocou. Aps, sobe com osdados. A camada rede de b tambm retira os dados que a camada rede de acolocou, e sobeo pacote; isto continua at que os dados originais chegem camada aplicao da mquina



25/160

b. Temos, assim, que as camadas das duas mquinas conversam entre si: a camada enlacedas duas mquinas se entendem, conversam, pois uma coloca informao que a camada daoutra mquina l; a camada transporte da mquina apode anexar uma piada, por exemplo,nos dados, para que quando a camada transporte da mquina b receber, leia e ria muito.A camada transporte da mquina asabe que os dados adicionados por ela no sero lidospelas camadas enlace ou rede da mquina b; por isso, pode adicionar coisas como rede

levou um tapa da namorada ou a camada enlace usa prtese. As camadas se entendem,se relacionam, se amam e marcam encontros sem que os outros se intrometam nas suasvidas. Bom para elas.

aplicao

transporte

rede

enlace

dados

dados

dados

dados

dados

dados

"ei, camada enlace da mquina b,ser que podemos sair hoje?"

"camada redes de b, vocsabe porque a galinhaatravessou a rua?"

"sabe, camada dados de b, soube que ascamadas rede e enlace no gostam detrabalhar..."

Figura 1.15. Comunicao de camadas em mquina diferentes.

1.9. Organizao deste livro

Este livro organizado de forma que voc estude primeiro as camadas inferiores, e depoisas camadas superiores das redes baseadas em TCP/IP. Este captulos deu a voc umentendimento bsico do que uam rede de computador. Agora podemos comear a nosaprofundar em nossos estudos.

No prximo captulo, estudaremos sobre as duas camadas superiores, aplicao e trans-porte, visto que no mbito deste curso, no so to relevantes quanto as camadas rede eenlace. Depois, iniciaremos a parte que fala sobre comutao, que uma funo da camadaenlace, e em seguida, perto do fim do curso, estudaremos sobre roteamento, uma funoda camada rede. A figura abaixo mostra a ordem que se der esse curso:

Aplicao

Transporte

Rede

Enlace

Fsica

Comeo

Figura 1.16. Estrutura do curso.

1.9 Organizao deste livro 25


26/160

A camada fsica est fora do contexto deste curso, entretanto no a esqueceremos total-mente. Uma vez ou outra, faremos meno a ela para que no sinta-se triste. O mdicodisse que no podemos contrari-la.

1.10. Exerccios

Exerccio 1.1. Defina, com suas palavras, o que uma rede de computadores.

Exerccio 1.2. E o que um protocolo? Qual a utilidade do mesmo?

Exerccio 1.3. Verdadeiro ou falso:

a) Em uma rede local, o endereamento fsico um dos requisitos necessrios para que hajacomunicao entre as mquinas.

b) Quando uma mquina fala, somente a mquina destinatria recebe os sinais eltricos.

c) Em uma rede com meio fsico compartilhado, necessrio um protocolo para regular a educaodas mquinas.

d) A camada enlace da mquina destinatria recebe os sinais eltricos do enlace fsico, e verificase o destino fsico o correto.

Exerccio 1.4. O que uma coliso? Quando ela ocorre?

Exerccio 1.5. Diferencie LAN de WAN.

Exerccio 1.6. Verdadeiro ou falso:

a) No possvel conectar uma rede inteira internet usando-se um nico computador; necessrioum enlace com acesso internet para cada mquina.

b) Hoje em dia, muitas redes modernas usam a arquitetura TCP/IP.

c) Podemos dividir redes baseadas em TCP/IP em trs camadas: cama fsica, camada de rede ecamada do usurio.

d) Na camada enlace encontra-se o protocolo que dita as regras de comunicao das mquinas narede local.

Exerccio 1.7. Como ocorre a transmisso dos dados pelas cinco camadas, entre duas mquinas?

Exerccio 1.8. De que forma duas camadas de mquinas diferentes trocam informaes?



27/160

Captulo 2

Funcionamento Bsico de Redes TCP/IP

Este captulo tem o objetivo de deixar mais claro na sua mente o conceito da arquiteturade redes em camadas. Alm disso, na segunda parte deste captulo, discutiremos sobre asduas camadas superiores das redes baseadas em TCP/IP: a camada aplicao e a camadatransporte. Voc ver que computadores possuem tanto um enedero fsico, quanto umendereo lgico: duas camadas (a camada enlace e a camada rede) so responsveis peloendereamento. Voc tambm entender o porqu da necessidade de dois endereos.

2.1. Reviso

Podemos divir as redes em dois tipos: redes locais, ou LANs, e redes de longa distncia, ouWANs. A internet a maior das WANs, e interconecta milhares de redes. Em redes locais, necessrio que as mquinas possuam endereos exclusivos, para que possam conversarna rede. Tambm em redes locais, necessrio o uso de um protocolo para possibilitara comunicao das mquinas, e ditar as regras de boa educao. At agora, voc viuredes locais construdas usando-se um nico enlace, que compartilhado por todas as

mquinas. Este enlace pode ser um cabo, ou um repetidor. Quando qualquer das mquinasda rede fala, o enlace inteiro eletrificado, e todas as mquinas escutam. Porm, somentea mquina destinatria captura os sinais eltricos, transformando-o em dados e enviandopara cima.

A mquina que envia os dados, desce com os mesmos pelas cinco camadas. A mquinaque recebe os dados, sobe com os mesmos pelas cinco camadas. Quando cada camadarecebe um dado na mquina que envia a informao, ela adiciona informaes aos dadosque recebe. Essa informao adicionada ser lida, e retirada, pela camada equivalente namquina que receber os dados. Assim, camadas de mquinas diferentes podem conversardurante a transmisso.

Uma mquina pode ser conectada internet por meio de um enlace; mas no somente umamquina. Pode-se ter uma rede inteira ligada internet. Voc viu que uma mquina comconexo pode compartilhare sta conexo; tempos, assim, vrias mquinas compartilhandoum nico enlace de conexo internet. Como a internet uma rede de longa distncia(WAN), podemos chamar este enlace que liga a rede local internet, de enlace WAN.Da mesma forma, os enlaces que ligam as mquinas nas redes locais podem receber adenominao de enlaces LAN. s uma questo de nomenclatura, voc no vai morrer seno gravar isso. Mas convenhamos que melhor falar enlace WAN do que enlace queliga sua interessante e explndida mquina com processador legal e muita memria redede longa distncia onde trafegam informaes relevantes para a manuteno don planeta

27


28/160

terra.2.1

a

b

c internet

enlace LAN

enlace WAN

Figura 2.1. Enlaces LAN e WAN

2.2. Duplo endereamento

Vamos comear essa seo psiquitrica frustrando voc. Voc foi enganado, mentimospara voc. Uma mquina no possui apenas um endereo de rede: ela possui dois. Vocpode pensar: sim, bvio, pois uma nica mquina pode ter duas placas de rede.... Masno isso que estou falando. O que estou dizendo que, uma mquina na rede precisater obrigatoriamente dois endereos: um endereo fsico, e um endereo lgico. Comrespeito ao endereo fsico, voc j tem uma noo. um endereo que atua na camadaenlace (lembra-se? quando uma mquina recebe sinais eltricos, ela verifica se o endereodestinatrio ela prpria; isso feito pela camada enlace, e, portanto, a camada enlace

cuida do endereamento fsico). Porm, temos tambm um endereo que atua na camadaimediatamente superior camada enlace: o endereo lgico, na camada rede.

Isso significa que a mquina ir verificar no uma vez, mas sim, duas vezes, para ter certezade que aquela informao para ela. Isso redundante, voc pensa. Realmente , mastem um objetivo que vamos deixar claro daqui a pouco. Entretanto, vamos resumir o queacontece quando uma mquina recebe dados:

1. Os sinais eltricos chegam na placa de rede. A camada enlace entra em ao!

2. A camada enlace verifica se a mquina destinatria dos dados. Se for, envia osdados para a camada rede.

3. A camada rede, que no est na placa de rede, e sim no sistema operacional docomputador, verifica se a mquina destinatria dos dados. Desta vez, em vezde verificar o endero fsico, verifica o endereo lgico de destino da informao.Se a mquina for realmente a destinatria, ento, passa os dados para a camadatransporte.

2.1. Na verdade, um enlace WAN representado por uma linha em forma de raio; mas, para facilitar nossa discusso,vamos usar a linha simples por enquanto. E, em nosso exemplo, enlace WAN representa meramente o cabo que ligao computador internet.

28 Funcionamento Bsico de Redes TCP/IP


29/160

Duas verificaes: uma feita no mbito da camada enlace, e outra, no da camada fsica.Voc est entendendo que quando a mquina que envia a informao fala, a camada de rededesta mquina escreve o endereo da camada de rede da mquina destinatria, e a camadaenlace escreve o endereo que a camada enlace da mquina destinatria ler. Observe afigura abaixo para mais esclarecimentos:

rede

enlace

rede

enlace

camada fisica

1

2 3

4a b

Figura 2.2. Transmisso dos dados.

Na figura acima, os nmeros indicam a seqencia das coisas:

1. O endereo lgico (endereo de camada rede) de destino adicionado pela camadarede da mquina a.

2. O endereo fsico (endereo de camada enlace) de destino adicionado pela camadaenlace da mquina a.

3. A camada enlace da mquina b l o endereo fsico (endereo de camada enlace) dainformao que chega. Se o endereo for o desta mquina, ento, retira os dados de

camada enlace (portanto, sobram os dados da camada rede) e passa os dados paracima.

4. A camada rede, por sua vez, l o endereo lgico. Se o endereo for o desta mquina,ento, tudo bem, passa a informao para cima.

Exerccio 2.1. Por essa lgica, existe a possibilidade de a camada enlace da mquina b aceitar ainformao, e a camada rede negar? Por qu voc acha isso?

2.3. Pacotes e quadros

At agora, estamos usando o termo informao para descrever os dados que chegam camada enlace, e sinais eltricos para descrever os dados que trafegam pelo meio fsico.Os termos tcnicos, porm, passaro a ser usados: pacotes e dados.

Definio 2.1. Pacote. Chamamos dep a c o t e

os dados manipulados pela camada derede. Lembre-se que tais pacotes contm, alm de dados da aplicao, dados adicionadospela camada rede.

2.3 Pacotes e quadros 29


30/160

Definio 2.2. Quadro. Um quadro um pacote mais as informaes adicionadas pelacamada enlace. Um quadro maior que um pacote, portanto. o quadro que trafega pelosenlaces fsicos da rede.

Camada rede: pacote

Camada enlace: quadro.

Pacote enviado para camada enlace

Quadro enviado pelo enlace fisico

Figura 2.3. Pacote e quadro.

2.4. A necessidade do endereo lgico

O endereamento de camada rede (endereamento lgico) necessrio. No momento,parece que algo totalmente contra o crebro humano, e coisa de masoquista, mas voccompreender sua necessidade (embora seja algo totalmente contra o crebro humano,e coisa de masoquista).

Em primeiro lugar, voc j pensou se toda a internet recebesse todos os quadros queuma mquina enviasse para outra? Voc sabe que em uma rede local (LAN) com enlacecompartilhado (cabo nico ou repetidor, por exemplo), quando uma mquina aenvia dadospara uma mquina b, todo o enlace e eletrificado, e todas as mquinas recebem o quadro.Agora, imagine se isso fosse verdade para a internet: quando cada mquina do mundofalasse alguma coisa, todas as outras mquinas escutariam isso. Ouvido de tuberculoso.Muito desagradvel voc se deparar com uma almofada em forma de brao feminino (queprovavelmente algum cara muito carente comprou) enquanto estiver lendo sobre cirurgiasque deram errado na internet. Ainda bem que a internet no assim. A internet uma redeque interconecta muitas outras redes; no uma coisa nica, uma rede local gigantesca.Por isso, e preste bastante ateno pois seu pncreas precisa disso para viver, mquinasna rede local s enxergam endereos fsicos da rede local. Pegou?

Definio 2.3. Escopo do endereamento de camada enlace. Mquinas numa rede locals conseguem enxergar endereos de camada enlace de mquinas que estejam na mesmarede local.

Isso mesmo. como numa sala de aula, em que o professor irritado chama o responsvelpelo alfinete na sua cadeira: Rachmaninov!. No caso, o professor se refere ao Rachmaninovque est na sala naquele momento, e no a algum outro no mundo. Abaixo, uma figurapra voc ficar feliz (a mquina aquer falar com a mquina f).



31/160

internet

a

b

c

eNo existe f nesta rede!

d

f

Figura 2.4. As mquinas s enxergam endereos fsicos na mesma rede local.

Nesta figura, voc com sua viso semidivina de amplo espectro consegue ver seis mquinas.Entretanto, do ponto de vista da mquina a, s existem mais dois endereos fsicos alm doprprio: b e c. O que acontecer se a mquina a tentar enviar um quadro para o endereof? Voc acha que o quadro atravessar a internet, alegre e pimpolho, direto para o endereofsico f? No, no assim! Primeiro, porque somente o enlace da rede local ser eletrificado,

e no o enlace WAN. Segundo, porque f no pode ser localizado na rede local: est foradela. E agora, Jos?

Observe a figura abaixo:

internet

a

b

c d

e

f

Quero falar com Oscar!

Alex

OscarRafael

Paola

Avalci

Andromeda

Figura 2.5. As mquinas enxergam endereos lgicos em redes diferentes.

Na figura acima, cada mquina tem dois endereos: um fsico (da camada enlace), e umlgico (da camada rede). A mquina cujo endereo de camada enlace a, tem tambmum endereo de cadama rede Alex; j a mquina com quem se quer falar, tem endereo decamada enlace f, e de camada rede Oscar.

Embora a camada enlace de mquina que est falando no possa localizar o endereo

fsico f, a camada rede da mquina que fala (Alex) consegue lozalizar o endereo lgico damquina destinatria. E o endereo lgico, neste exemplo, Oscar; mas a verdade que,em redes modernas baseadas em TCP/IP, endereos lgicos so nmeros. No entraremosnesse mrito agora. O importante compreender a diferena de um endereo para o outro.

Endereo fsico Endereo lgico

Em que camada se localiza? Camada enlace Camada redeQual a visibilidade? visvel apenas na LAN Pode ser visvel em WANs

Tabela 2.1. Comparao entre endereo fsico e endereo lgico.

2.4 A necessidade do endereo lgico 31


32/160

Observe que dissemos que pode ser visvel em WANs. Isso porque, embora o endereolgico possa ser pblico, o gerente de rede pode no permitir que isso seja assim. Endereofsico aquele que uma mquina na rede local usa para falar com outra mquina na redelocal. Endereo lgico aquele que seu navegador web favorito usa para acessar um siteinteressante, pois seu navegador web precisa enxergar mais do que apenas mquinas locais:servidores web esto espalhados pelo mundo todo.

2.5. Arquitetura cliente-servidor

Todo mundo cliente de algum. Pode parecer uma frase polmica, mas verdade. E issose aplica s redes de computadores tambm: a mquina que solicita algo a cliente, e a queprov, o servidor. A sua mquina (cliente) atravessa a internet, at encontrar a mquinaque prov o servio desejado. Considere a figura abaixo:

servidor de arquivos

internet

cl iente

Figura 2.6. Uma mquina a cliente, e a outra, o servidor.

Na figura, a mquina com a palavra cliente a cliente (d!). Sim, isso mesmo. Valente,intrpida e afoita, avana pelos sete mares em busca do tesouro escondido. Todavia, fiqueatento para o fato de que as mquinas no so apenas clientes, elas so clientes de algumacoisa. Com os servidores, a mesma coisa: so servidores de alguma coisa. Na figura acima,por exemplo, temos uma mquina que cliente de arquivos (ou seja, usa um programaque solicita uma conexo com um servidor de arquivos), e a outra mquina o servidorde arquivos. Para ser mais especfico, a verdade que a mquina em si no cliente ouservidora de nada; os programas que elas usam que assumem o papel de cliente ouservidor.

Podemos ter um caso em que uma nica mquina cliente de duas coisas; por exemplo,cliente de arquivos e cliente web - o que significa que a mquina roda um aplicativo que seconecta a um servidor de arquivos, e outro aplicativo que conecta-se a um, servidor web,conforme figura abaixo:


internet

cl iente deaquivos;cl iente www

servidor www

Figura 2.7. Uma mquina que cliente de vrios servios.



33/160

Simplificando: uma nica mquina, pode ter vrios programas clientes; pode ter vriosclientes. Da mesma forma (embora isso no seja muito comum, nem muito recomendvel),podemos ter uma mquina que servidora de vrios servios, isto , roda vrios programasservidores. Como um garom que alm de servir pizza, limpa a mesa e varre o cho apsa festa.


internet

cl iente deaquivos servidor www

cliente de www

Figura 2.8. Uma mquina que servidor de vrios servios.

Obviamente, uma mquina que tenha programas servidores tem a possibilidade de provero servio (ou os servios) para vrias mquinas. Ao mesmo tempo! Depende da capacidadedo servidor; ou voc pensa que o nico usurio conectado ao bate-papo nas madrugadasde sbado?

Preciso dizer tambm que possvel uma mquina cliente ser servidor. Por exemplo,em uma mesma mauina podem estar rodando um programa servidor web, e um clientede email. Alm disso, um servidor no precisa necessariamente estar na internet; comodepende da aplicao instalada, e no da localizao geogrfica, podemos ter servidores narede local tambm.

a b c


d

Figura 2.9. Um servidor na rede local.

Onde esses programas clientes e servidores operam? Operam na camada de aplicao, acamada que fica no topo da arquitetura TCP/IP.

2.6. Camada aplicao

Aplicaes de rede so importantes para o funcionamento da mesma; as aplicaes soa parte que interessa ao usurio. Entre as aplicaes clientes (ou seja, que solicitamalgo), temos os conhecidos navegadores web (Firefox, Opera, Safari, Konqueror, Internet

2.6 Camada aplicao 33


34/160

Explorer), programas de mensagem instantnea (GoogleTalk, MSN), clientes de email(Thunderbird, KMail, Outlook), e uma quase-infinita quantidade de programas empre-sariais que conectam-se a uma mquina central para ler ou guardar informaes.

Cada tipo de aplicao cliente exige um servidor. Por exemplo, para que voc possa acessaruma pgina da internet com seu cliente web favorito (como o Firefox, por exemplo), necessrio que a mquina com a qual voc se conecta esteja rodando um servidor www

(como o Apache). No adianta a mquina estar ligada, ou estar com outro servidor; preciso o tipo especfico de servidor para o tipo especfico de cliente. No se compra poem aougue. No se acessa pginas da web com um cliente de mensagens instantneas.

Como se d a comunicao entre aplicaes de rede? Como a aplicao cliente fala coma aplicao servidora? Olhando a figura abaixo, voc j pode ter uma idia de como issoacontece: as camadas de aplicao das duas mquinas conversam entre si; para que issoacontea, a mquina que envia informao desce com os dados da camada aplicativo paraa camada fsica, e a mquina que recebe sobe com a informao. Essa histria voc jconhece.

Aplicao

Transporte

Rede

Enlace

Fsica

Aplicao

Transporte

Rede

Enlace

Mquina que envia Mquina que recebeAs camadas

conversam

Figura 2.10. Comunicao entre aplicaes atravs da arquitetura TCP/IP.

Voc entende que as camadas equivalentes em mquinas diferentes conversam? Lembre-se: a informao que uma camada adiciona pode ser lida somente pela mesma camada daoutra mquina. Assim, somente a camada aplicao da mquina que recebe conseguirinterpretar a informao que a camada aplicao da mquina que envia escreveu.

2.7. Camada transporte

Abaixo da camada aplicao, temos a camada transporte. Ela a responsvel no pelotransporte fsico da informao (esta uma funo da camada fsica), e sim, pelo transportelgico; na verdade, hum... digamos que esta camada faz o encaminhamento da informao,da forma certa, e para a aplicao correta.

Considere uma mquina que possua, neste exato momento, trs programas clientes abertos:um programa que baixa arquivos de msica, um programa de email e um navegador web.Todos eles esto em perfeita atividade, saudveis etc. A mquina cliente, dinmica como, acessa trs servidores distintos. Agora pense comigo: as informaes vm por um nicomeio, certo? Ou seja, os quadros das trs aplicaes vm por um mesmo enlace, entrandona placa de rede da mquina. Aps isso, a camada enlace interpreta o quadro, e passapara a camada rede. A camada rede tambm trabalha com o pacote e sobe com ele. Eagora? Se no existisse a camada transporte, e os dados fossem jogados direto na camadaaplicao, teramos um erro muito estranho: as aplicaes receberiam os dados trocados.



35/160

Porm, e Beethowen vai ter que concordar comigo (aquele surdo! nunca me ouve), a camadatransporte est l, bem vestida, olhando para voc com um olhar atraente. Ela sabe dividiras coisas... alm de tima cozinheira, quando recebe os dados da camada rede, analisa asdados da camada transporte (que, adivinha, foi a camada transporte da mquina originriaquem escreveu), e envia os dados da aplicao para o programa correto!

Observe a figura:

Dados daaplicao de email

A camada transporteescreve: "aplicaode emai l"

Rede

Enlace

1

2

3

a b

Aplicao de email

A camada transportel: "aplicaode emai l"

Rede

Enlace

Camada fsica

4

5

6

Figura 2.11. Camada transporte em ao.

Vejamos:

1. A mquina a envia informaes de email para a mquina b. Por exemplo, oemail Ol, Boso!, que dever surgir no programa de email na mquina b, dei-xando o usurio que o ler, digamos assim, bolado.

2. A camada aplicao envia os dados para a camada transporte. A camada transportepega essa informao, e adiciona a ela sua prpria informao de camada transporte;essa informao um cabealho que diz aplicao de email, indicando o que osdados contidos no interior deste envelope so.

3. A camada transporte desce, ento, com os dados (o envelope) para a camada rede.A camada rede, por sua vez, faz o que tem de fazer, adicionando suas prpriasinformaes, e enviando o pacote resultante camada enlace. A camada tambmadiciona suas informaes, e envia o quadro resultante para a camada fsica.

4. A camada enlace da mquina b recebe o quadro, interpreta-o, v se ela a destina-tria do mesmo, e se for, retira as informaes de enlace e passa o pacote resultantepara a camada imediatamente superior, rede. A camada rede faz o que tem de fazer,retira os dados de camada rede do pacote e sobe com o envelope resultante paraa camada transporte.

5. Agora a hora da camada transporte trabalhar na mquina destinatria. Ela lo contedo da informao de camada transporte (adicionada pela mesma camadana mquina remetente), e v escrito: aplicao de email. Assim, esta camadatransporte sabe a que programa entregar os dados.

2.7 Camada transporte 35


36/160

6. Finalmente, a camada transporte da mquina b retira as informaes de camadatransporte dos dados, e passa-os para a aplicao correta (ou seja, o cliente de email)na camada aplicao. O usurio l, e fica bolado.

2.8. Transporte confivel e conexo

Alm da funo de encaminhar os dados corretamente, a camada transporte pode provertransporte confivel ou no. Isso vai depender do protocolo usado. Na arquitetura TCP/IP,existem dois protocolos: o Protocolo de Datagrama do Usurio (UDP), e o Protocolode Controle de Transmisso (TCP); o primeiro no prov um transporte confivel; ouseja, se alguma informao for perdida durante o trajeto, o protocolo no far nada paracorrigir essa perda. J o TCP retransmite a informao se esta for perdida no caminho. Avoc pensa: ento o TCP melhor que o TCP, pois garante que a informao chegar.Nem sempre. Se voc estiver conectando-se a um banco, a informao precisa chegarintegralmente ao destino; no entanto, se voc est ouvindo uma msica ou assistindo umfilme pela internet, vai ser muito desagradvel se a msica ou o filme ficar dando pausas o

tempo todo, devido retransmisso de informao perdida: no caso da msica e do vdeo, prefervel perder parte da informao. Veja a figura abaixo para compreender comoacontece a transporte confivel de dados, usando o protocolo TCP:

a b

1

2

3

4

5

Figura 2.12. Transporte confivel.

1. A aplicao da mquina a escolheu o protocolo de camada transporte TCP para

fazer a transmisso. Por isso, os dados da aplicao so passados para a camadatransporte, e o protocolo TCP trabalhar com eles. Voc j sabe o que acontece:a camada transporte desce com o envelope para a camada rede, que desce como pacote resultante para a camada enlace, que por sua vez, desce com o quadroresultante para a camada fsica.

2. Aconteceu um imprevisto na camada fsica que impossibilitou o pacote de chegar aodestino. No foi uma coliso, pois se fosse, a camada enlace retransmitiria o quadro;foi outra coisa, uma coisa qualquer que impossibilitou a chegada do quadro. Talvezum rato roeu o cabo em algum lugar, quem sabe roma.



37/160

3. A mquina asabe que a informao foi perdida. Para ser mais especfico, o protocoloTCP na camada transporte (o protocolo que enviou os dados), sabe que perdeuinformao, pois no recebeu uma mensagem de confirmao da mquina b.

4. O que o TCP faz, ento, na maquina a? Ele retransmite a informao.

5. O quadro chega camada enlace da mquina b, que passa para a camada rede,

depois para a camada transporte. A camada transporte passa os dados para aaplicao correta e informa camada transporte da mquina aque recebeu a infor-mao.

Outra caracterstica dos protocolos de camada transporte a orientao conexo. UDP um protocolo no orientado conexo, o que significa que a mquina remetente no precisade autorizao da mquina destiantria, para comear a enviar informaes. J o TCPprecisa de autorizao: necessrio que as mquinas se cumprimentem, sejam educadas,iniciem um dilogo e, a sim, as informaes podero ser trocadas:

a b

oi, tudo bem?

tudo... e voc?como anda a famlia?

com as pernas.escuta, me empresta

seu chapu?

ok. mas v sedevolve, hehe

Figura 2.13. Conexo.

Faltou desenhar o chapu voando de um computador para o outro na figura acima. Lembre-se que, quando duas camadas conversam, somente as mesmas camadas nas duas mquinasse entedem; na figura, a camada transporte das duas mquinas que esto conversando eestabelecendo uma conexo de camada transporte; as camadas inferiores no entendem oque se passa, apenas cumprem suas funes. Abaixo, uma pequena tabela resumindo as

caracterstica

livro intr.redes.de.computadores.de

Documents