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8/6/2019 TI - Conceitos Basicos Rede de Com Put Adores - Concursos

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Redes de Computadores eInternet


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ndice analt ico

INTRODUO AS REDES DECOMPUTADORES E AINTERNET.................................3

O que uma rede de computadores?.......3

O que a Internet?....................................4

O que um protocolo?..............................6

A periferia da Internet..............................7Servios oferecidos pela Internet s

aplicaes.................................................7

Ncleo da Internet.....................................8Comutao de pacotes x comutao de

circuitos....................................................9

Roteamento em redes de comutao de

pacotes....................................................10

Redes de acesso a Internet e meios fsicos...................................................................11

Meios fsicos ..........................................12

O que so camadas de protocolos?.........13Analogia com sistema postal (Correios) 13

Estruturao do sistema em camadas.....14

Camadas de protocolos nas redes de

computadores .........................................15

Modelo em camadas da Internet.............16

Questes ...................................................18

APLICAES DE REDE.........21

O que uma aplicao de rede?.............21Protocolos de aplicao..........................21

Clientes e servidores ..............................22

Comunicao atravs da rede.................22

Endereamento...................................... 22

Agente usurio....................................... 23

Qual servio de transporte uma aplicaoprecisa?.................................................... 23

A aplicao WWW ................................. 24

O protocolo HTTP................................. 25Os navegadores Web ............................. 27

Aplicao de transferncia de arquivos 27Agentes usurio FTP ............................. 28

Protocolo FTP ....................................... 28

Correio eletrnico................................... 29Leitores de e-mail.................................. 29

Servidores de e-mail.............................. 29

Protocolo SMTP.................................... 30

Protocolo para leitura de e-mail POP3.. 31

Questes................................................... 31

PROTOCOLOS INTERNETTCP/IP.....................................33

Arquitetura da Internet TCP/IP ........... 33

Camada de Transporte .......................... 34Relao entre a camada de transporte e a

camada de rede...................................... 34

O servio de multiplexao e

demultiplexao de aplicaes .............. 35

UDP (User Datagram Protocol) ........... 36

TCP (Transmission Control Protocol) . . 37

Camada Rede .......................................... 48Protocolo IP (Internet protocol) ............ 48

Roteamento............................................ 51

Parmetros bsicos para configurao do

TCP/IP................................................... 53


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Mapeamento do IP em um endereo fsico

da rede local ...........................................54

Alocao dinmica de IP........................55

Protocolo ICMP .....................................55

Sistema de Nomes de Domnio........... ...56

Questes ...................................................57

PROTOCOLOS DE ENLACE EREDES LOCAIS ......................59

O que um protocolo de enlace?............59

Tcnicas de deteco e correo de erros...................................................................60

Protocolos de enlace ponto-a-ponto .......62

Protocolos de enlace de mltiplo acesso 63Protocolos para particionar um canal

comum................................................... 63

Protocolo ALOHA ................................ 64

Protocolo CSMA................................... 64

Redes Locais............................................ 64Endereos fsicos................................... 65

Ethernet ................................................. 65

Hubs, pontese switches......................... 67

Questes................................................... 67

GLOSSRIO ...........................70

REFERNCIAS

BIBLIOGRFICAS..................76


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I N T R O D U O A S R E D E S D E C O M P U T A D O R E SE A I N T E R N E T

Introduo as Redes de

computadores e a Internet

A Internet hoje a rede de computadores mais utilizada no mundo, estando em franca

expanso; em termos de redes de telecomunicaes somente perde em abrangncia para o sistematelefnico. N o que se refere s tecnologias de rede, a Internet uma entre muitas alternativas,todavia, devido a sua importncia na sociedade contempornea, pode ser tomada como principalveculo para a discusso das redes de computadores.

O que uma rede de computadores?ma rede de computadores conexo de dois ou mais computadores para permitir ocompartilhamento de recursos e a troca de informaes entre as mquinas.

Em alguns casos, seria suficiente construir redes de computadores limitadas, que conectamsomente algumas mquinas. Por exemplo, num pequeno escritrio de advocacia, com algunscomputadores e uma impressora, poderia se construir uma pequena rede para permitir ocompartilhamento da impressora entre os usurios.

Atualmente, com a importncia cada vez maior de se dispor de acesso a informaes e facilidades decomunicao, as redes de computadores esto projetadas para crescer indefinidamente, sendo aInternet um bom exemplo. No caso do escritrio de advocacia, a pouco citado, alm dapossibilidade de compartilhamento de recursos, uma conexo com outras redes e Internet podeoferecer acesso a informaes importantes, como cdigos de leis e acompanhar o andamento deprocessos, alm de propiciar um meio de comunicao bastante gil, facilitando o trabalho tanto dosprestadores do servio de advocacia como dos clientes.

A conectividade dos computadores em rede pode ocorrer em diferentes escalas. A rede maissimples consiste em dois ou mais computadores conectados por um meio fsico, tal como um parmetlico ou um cabo coaxial. O meio fsico que conecta dois computadores costuma ser chamadode enlace de comunicao e os computadores so chamados de ns. Um enlace de comunicaolimitado a um par de ns chamado de enlace ponto-a-ponto. Um enlace pode tambm envolvermais de dois ns, neste caso, podemos cham-lo de enlace multiponto (Figura 1.1). Um enlacemultiponto, formando um barramento de mltiplo acesso, um exemplo de enlace utilizado natecnologia de rede local (LAN local area network)do tipo Ethernet.

Parte

U


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I N T R O D U O A S R E D E S D E C O M P U T A D O R E S E A I N T E R N E T

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Se as redes de computadores fossem limitadas asituaes onde todos os ns fossem diretamenteconectados a um meio fsico comum, o nmero decomputadores que poderiam ser interligados seriatambm muito limitado. Na verdade, numa rede demaior abrangncia geogrfica, como as redesmetropolitanas (MAN metropolitan area network) ouredes de alcance global (WAN wide rea network),nem todos os computadores precisam estardiretamente conectados. Uma conectividade indiretapode ser obtida usando uma rede comutada. Nestarede comutada podemos diferenciar os ns da rede queesto na sua periferia, como computadores terminais conectados ao ncleo da rede via enlacesponto-a-ponto ou multiponto, daqueles que esto no ncleo da rede, formado por comutadoresou roteadores (Figura 1.2)

Existem inmeros tipos de redes

comutadas, as quais podemosdividir em redes de comutao decircuitos e redes de comutao depacotes. Comoexemplo, podemoscitar o sistema telefnico e aInternet, respectivamente.

O que a Internet?A Internet a rede mundial de computadores, que interliga milhes de dispositivoscomputacionais espalhados ao redor do mundo (Figura 1.3).

A maioria destes dispositivos formada por computadores pessoais, estaes de trabalho, ouservidores, que armazenam e transmitem informaes, como por exemplo, pginas W eb, arquivosde texto ou mensagens eletrnicas. Todos estes dispositivos so chamados hospedeiros (hosts) ousistemas terminais.

As aplicaes de rede, como por exemplo, paginao na W eb, transferncia de arquivos ou correioeletrnico, rodam nos sistemas terminais.

Os sistemas terminais, assim como os principais componentes da Internet, precisam de protocolosde comunicao, que servem para controlar o envio e a recepo das informaes na Internet. OTCP (Transmission Control Protocol) e o IP ( Internet Protocol) so os principais protocolos da Internet,da o fato de a Internet ser tambm conhecida como rede TCP/ IP.

Os sistemas terminais so conectados entre si por meio de enlaces de comunicao, que por suavez podem ser de diferentes tipos, como por exemplo, um enlace ponto-a-ponto (tipo o PPP) oumultiponto (como uma rede local Ethernet). Os enlaces de comunicao, por sua vez, sosuportados por um meio fsico, os quaispodem ser cabos coaxiais, fios de cobre, fibras pticasou o ar a partir do uso do espectro de freqncia de rdio.

Figura 1.1. Enlace ponto-a-ponto e multiponto

Figura 1.2. Rede comutada interconectando sistemas terminais


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Na Internet, nem todos os computadores sodiretamente conectados, neste caso, utilizam-sedispositivos de chaveamento intermedirio, chamadosroteadores (routers ou ainda gateways).

Em cada roteador da Internet as mensagens que chegam

nos enlaces de entrada so armazenadas eencaminhadas (store-and-forward) aos enlaces de sada,seguindo de roteador em roteador at seu destino. Nesteprocesso, a tcnica de comutao utilizada conhecidacomo comutao de pacotes, em contraste com acomutao de circuitos que comumente utilizada nossistemas telefnicos.

Na comutao de pacotes, as mensagens que serotransmitidas so fragmentadas em pacotes menores, osquais viajaram na Internet de forma independente unsdos outros.

O protocolo IP o responsvel por estabelecer a rotapela qual seguir cada pacote na malha de roteadores daInternet. Esta rota construda tendo como base oendereo de destino de cada pacote, conhecido comoendereo IP.

Alm de um endereo IP, um nome tambm pode serassociado a um sistema terminal a fim de facilitar suaidentificao por ns humanos. Por exemplo,200.135.233.1 o endereo IP ewww.sj.cefetsc.edu.br o nome do servidor do CEFET-SC em So Jos. A aplicao DN S

(domain name system) associa dinamicamente nomes a endereos IP.Em outras palavras, pode-se dizer que a Internet uma rede de redes, interconectando redes decomputadores pblicas e privadas, as quais devem rodar o protocolo IP em conformidade com aconveno de endereos IP e nomes da Internet.

A topologia da Internet hierrquica, onde os sistemas terminais so conectados a provedoreslocais (ou ISP Internet Service Provider), que por sua vez so conectados a provedores regionais, eestes ltimos a provedores nacionais ou internacionais. Por exemplo, o provedor local doCEFET-SC em So Jos est conectado ao provedor regional da RCT-SC (Rede Catarinense deTecnologia www.funcitec.rct-sc.br), que est conectado ao provedor nacional da RNP(Rede Nacional de Pesquisa www.rnp.br) (veja mapa RNP no endereowww.rnp.br/backbone).

A conexo de um computador a um provedor local feita por meio de uma rede de acesso, a qualpode ser um acesso residencial (por exemplo, via modem e linha discada) ou acesso corporativovia rede local.

No nvel tecnolgico a Internet est construda a partir da criao, teste e implementao depadres Internet. Estes padres so desenvolvidos e formalizados pelo organismo internacionalIETF ( Internet E ngineering Task Force www.ietf.org), atravs de documentos conhecidos comoRFCs ( R equest For Comments www.ietf.org/rfc.html), que contm a descrio de cadaprotocolo padro da Internet.

ISP local

RedeCorporativa

ISP regional

roteadorEstao detrabalho

servidormvel

Figura 1.3. Viso dos componentes da Internet


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O que um protocolo?No nosso dia-a-dia o relacionamento humano exige alguns protocolos, ou boas maneiras, como porexemplo, quando os dirigimos a uma pessoa para perguntar as horas. Note que no exemplo deprotocolo humano para perguntar as horas, h mensagens especficas que so emitidas e aesespecficas que so realizadas em funo das respostas recebidas (Figura 1.4).

No caso de um protocolo de rede temos a interao entre componentes de software e hardware doscomputadores, ao invs de pessoas. Na Internet todas as atividades de comunicao so governadaspor protocolos de comunicao. Por exemplo, protocolos fim-a-fim garantem a integridade dosdados transmitidos atravs de mecanismos de reconhecimento e retransmisso; protocolos deroteamento determinam o caminho de um pacote de dados da fonte at o destino; protocolos dehardware em um adaptador de rede controlam o fluxo de bits sobre os fios que interligam doiscomputadores; etc.

Como exemplo de um protocolo de rede, considere o que acontece quando voc requisita umapgina de um servidor W eb. O cenrio mostrado na figura 1.4: primeiro seu computador enviauma mensagem requisitando uma conexo com o servidor remoto (TCPconection request); o servidorW eb eventualmente vai receber sua requisio e responder afirmativamente (TCP conection reply);sabendo que a conexo esta estabelecida, seu computador requisita ento a pgina procurada (GEThttp://www.sj.cefetsc.edu.br/index.htm ) e o servidor remoto envia o arquivo com ocdigo HTML correspondente.

Os protocolos definem o formato e a ordem das mensagens enviadas e recebidas pelasentidades da rede bem como as aes que so tomadas quando da transmisso ourecepo de mensagens.

Oi

Oi

Que horasso?

2:00 horas

TCP connection

reply.

tempo

MuitoObrigada

Get

http://www.sj.cefetsc.edu.br/index.htm

TCP connection

request

Figura 1.4. Protocolos


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A periferia da Internet

Olhando a Internet com um pouco mais de detalhepodemos identificar a periferia da rede, onde esto oscomputadores que rodam as aplicaes, e o ncleo darede, formado pela malha de roteadores que interligam asredes entre si.

Na periferia da rede esto os sistemas terminais ouhospedeiros (hosts). So referidos como hospedeirosporque hospedam programas de aplicao. Soprogramas de aplicao tpicos da Internet: o login remotoa sistemas (Telnet ou SSH), a transferncia de arquivos(FTP), o correio eletrnico (email), a paginao na W eb

(WWW), a execuo de udio e vdeo, etc.Os sistemas terminais so divididos em duas categorias: osclientes e os servidores. Os clientes so em geralcomputadores pessoais ou estaes de trabalho, e osservidores computadores mais poderosos. Servidores eclientes interagem segundo o modelo cliente/ servidor,no qual uma aplicao cliente solicita e recebeinformaes de uma aplicao servidora (Figura 1.5).

Tipicamente a aplicao cliente roda em um computador e a aplicao servidora em outro, sendopor definio as aplicaes cliente/ servidor ditas aplicaes distribudas.

Servios oferecidos pela Internet s aplica esA Internet, ou mais genericamente as redes TCP/ IP, provem um canal de comunicao lgicoentre um processo cliente, rodando em uma mquina cliente, e um processo servidor, rodandoem uma mquina servidora, permitindo que as aplicaes distribudas troquem informaes entresi. Para usar este canal de comunicao, os programas de aplicao tm uma porta cliente, atravsda qual o servio solicitado, e uma porta servidora, que retorna o servio requisitado.

Quanto ao tipo de servio solicitado pelas aplicaes rede podemos ter:

Servio tipo pedido/ resposta (request/ reply);

Servio tipo fluxo de dados tempo real (audio/ video streaming).

A paginao na Web um exemplo de servio tipo pedido/ resposta, onde um processo clientesolicita uma informao e um processo servidor fornece a informao solicitada. No h restriesde tempo entre o pedido e a resposta, entretanto, necessrio que a informao transmitida sejalivre de erros.

Uma conversa telefnica via Internet um exemplo de fluxo de dados em tempo real, neste casoh restries temporais na transmisso, por outro lado, um pequeno silncio ocasionado por umerro ou rudo pode no ser um problema grave para o entendimento geral da conversa.

Figura 1.5. Interao cliente/ servidor na Internet


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Para estes dois tipos de requisies de servios, a Internet dispe de dois tipos de servios detransporte:

Servio garantido e orientado a conexo;

Servio no garantido e no orientado a conexo.

O servio garantido e orientado a conexo tem o nome de TCP (Transmission Control Protocol).Quando uma aplicao usa o servio orientado a conexo o cliente e o servidor trocam pacotes decontrole entre si antes de enviarem os pacotes de dados. Isto chamado de procedimento deestabelecimento de conexo (handshaking), onde se estabelecem os parmetros para acomunicao. Por exemplo, mensagens TCP so trocadas entre as partes de uma interao WWWpara estabelecer a conexo entre o cliente e o servidor. Uma vez concludo o handshakinga conexo dita estabelecida e os dois sistemas terminais podem trocar dados. O servio de transfernciagarantida, que assegura que os dados trocados so livres de erro, o que conseguido a partir demensagens de reconhecimento e retransmisso de pacotes. Por exemplo, quando um sistematerminal B recebe um pacote de A, ele envia um reconhecimento; quando o sistema terminal Arecebe o reconhecimento ele sabe que o pacote que ele enviou foi corretamente recebido; caso Ano recebe confirmao, ele assume que o pacote no foi recebido por B e retransmite o pacote.

Alm das caractersticas citadas, o TCP integra ainda um servio de controle de fluxo, que asseguraque nenhum dos lados da comunicao envie pacotes rpido demais, pois uma aplicao em umlado pode no conseguir processar a informao na velocidade que est recebendo, e um servio decontrole de congesto ajuda a prevenir congestionamentos na rede.

No servio no orientado a conexo no h handshaking; quando um lado de uma aplicao querenviar pacotes ao outro lado ele simplesmente envia os pacotes. Como o servio no garantido,tambm no h reconhecimento, de forma que a fonte nunca tem certeza que o pacote foi recebidopelo destinatrio. Tambm no h nenhum controle de fluxo ou congesto. Como o servio maissimples, os dados podem ser enviados mais rapidamente. Na Internet, o servio no garantido eno orientado a conexo tem o nome de UDP (User D atagram Protocol).

As aplicaes mais familiares da Internet usam o TCP, como por exemplo: Telnet, correioeletrnico, transferncia de arquivos e WWW. Todavia existem vrias aplicaes usam o UDP,incluindo aplicaes emergentes como aplicaes multimdia, voz sobre Internet, udio e vdeoconferncia.

Ncleo da InternetO ncleo da rede formado pela malha de roteadores, responsvel por interligar as redes entre si,formando as ligaes inter-redes, ou Internet.

No ncleo da rede as informaes trafegam na forma de pacotes de dados, chamados de

datagramas. Em cada roteador os datagramas que chegam nos enlaces de entrada soarmazenados e encaminhados (store-and-forward) aos enlaces de sada, seguindo de roteador emroteador at seu destino.

O protocolo IP o responsvel por estabelecer a rota pela qual seguir cada datagrama na malhade roteadores da Internet. Esta rota construda tendo como base o endereo de destino de cadapacote, conhecido como endereo IP.

Como visto anteriormente, os servios de transporte da Internet, atravs dos protocolos TCP eUDP , provem o servio de comunicao fim-a-fim entre as portas dosprocessos de aplicao


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rodando em dois diferentes sistemas terminais (hosts). Para isto, o TCP e UDP usam os servios doprotocolo IP, a qual prov um servio de comunicao para os datagramas entre os doiscomputadores remotos, envolvendo cada roteador da rede no caminho entre o computador origeme o destino da comunicao.

Comutao de pacotes x c omutao de circuitos

A Internet usa a comutao de pacotes como tecnologia de comunicao no ncleo da rede, emcontraste com as redes telefnicas que usam a comutao de circuitos.

Na comutao de circuitos, quando dois sistemas terminais desejam se comunicar a redeestabelece um circuito dedicado fim-a-fim entre os dois sistemas. por exemplo o que acontecenuma ligao telefnica; a partir do nmero discado, a rede estabelece um caminho entre os doisinterlocutores e reserva um circuito para possibilitar a conversao; o circuito ficar reservadodurante todo o tempo em que durar a comunicao.

Na comutao de pacotes, os recursos da rede no so reservados; as mensagens usam os recursosa medida da necessidade, podendo como conseqncia, durante uma transmisso de dados ter queesperar (em uma fila) para acessar um enlace, caso o mesmo esteja ocupado.

Como uma analogia simples, considere dois cabeleireiros: um que atende com hora marcada e ooutro que no. Para o que atende com hora marcada deve-se antes fazer uma reserva de horrio,mas, quando se chega ao cabeleireiro, a princpio, no haver espera (isto no se aplica s consultasmdicas, pois, apesar de hora marcada sempre h espera!). Para o que no atende com hora marcadapode-se chegar a qualquer momento, mas, corre-se o risco de ter que esperar, caso haja outraspessoas sendo atendidas.

A Internet essencialmente uma rede baseada na comutao de pacotes. Considere, por exemplo,o que acontece quando um computador deseja enviar um pacote de dados a outro computador naInternet. Como na comutao de circuitos, o pacote ser transmitido sobre uma srie de diferentesenlaces de comunicao, todavia, no haver uma reserva de um circuito fim-a-fim. O pacote serencaminhado de roteador em roteador, e caso o enlace de sada de um roteador de sua rota esteja

ocupado, o pacote dever ser armazenado e aguardar a liberao do enlace em uma fila, sofrendoum atraso.

Diz-se que a Internet faz o melhor esforo (best effort) para entregar os dados numtempo apropriado, todavia no d nenhuma garantia.

Os defensores da comutao de pacotes sempre argumentam que a comutao de circuitos ineficiente, pois reserva o circuito mesmo durante os perodos de silncio na comunicao. Porexemplo, durante uma conversa telefnica, os silncios da conversao, ou as esperas para chamaruma outra pessoa, no podem ser utilizados para outras conexes. Em outro exemplo, imagine um

mdico que usa uma rede de comutao de circuitos para acessar uma srie de exames de raios-X deum paciente. O mdico estabelece uma conexo, solicita um exame, analisa os resultados e solicita oprximo. No caso, os recursos da rede no so utilizados durante o tempo em que o mdico estaanalisando os exames. Alm disto, os tempos necessrios para o estabelecimento de circuitos fim-a-fim so grandes, alm de ser uma tarefa complicada e requerer esquemas complexos de sinalizaoao longo de todo o caminho da comunicao.

Por outro lado, os opositores da comutao de pacotes argumentam que a mesma no seriaapropriada para aplicaes tempo real, como por exemplo conversar telefnicas, devido os atrasos


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variveis em filas de espera, difceis de serem previstos. Todavia, com o avano tecnolgico e oaumento da velocidade dos enlaces, observa-se uma tendncia em direo migrao dos serviostelefnicos tambm para a tecnologia de comutao de pacotes.

Roteamento em redes de com utao de pacot esH duas classes de redes de comutao de pacotes, as redes baseadas em datagramas, como a

Internet, e as redes baseadas em circuito virtual. A diferena bsica destas duas redes est na formacomo os pacotes so roteados em direo ao destino.

Roteamento em redes baseadas em circuito virt ual

Nas redes baseadas em circuito virtual, a rota para os pacotes estabelecida a priori, numa fase deestabelecimento do circuito virtual. Uma vez estabelecido o circuito virtual, todos os pacotes seguempela mesma rota, cada um deles carregando a informao de qual circuito virtual o mesmo devetomar em cada roteador. Os exemplos de redes que utilizam esta tcnica incluem as redes X.25, asredesframe-relaye as redes ATM (asynchronous transfer mode).

O processo de estabelecimento de um circuito virtual similar ao estabelecimento de conexo nasredes de comutao de circuitos, entretanto, os enlaces individuais no ficam reservados de forma

exclusiva para uma nica conexo, podendo, durante uma transmisso, serem compartilhados poroutras transmisses.

Fazendo uma analogia, podemos comparar o estabelecimento de um circuito virtual com oplanejamento de uma viagem de carro, definindo o trajeto a priori, com a ajuda de um mapa econsulta a Polcia Rodoviria para verificar o estado das rodovias at o destino. Durante a viagem, omotorista segue, com a ajuda do mapa, o trajeto anteriormente estabelecido. Veja tambm, que asestradas no ficam reservadas para um nico veculo; outros carros, que provavelmente seguem aoutros destinos, compartilham trechos das rodovias.

Roteamento em redes baseadas em datagrama

Nas redes baseadas em datagramas, no h estabelecimento de conexo ou circuito virtual. Ospacotes so encaminhados em funo do endereo do destino. No caso da Internet, o endereo

IP que vai ser utilizado para a definir a rota que o pacote vai seguir.Voltando a analogia da viagem de carro, no caso de uma rede de datagramas, podemos compararcom a realizao da viagem pedindo informaes em cada entroncamento, onde o motorista noconhece os caminhos e nem possui mapas. Por exemplo, suponha que voc vai realizar uma viagemde Florianpolis para a cidade de Araraquara no interior de So Paulo usando este processo. Vocchega ao primeiro posto na sada de Florianpolis e pergunta como chegar a Araraquara. Visto queo estado So Paulo, o informante lhe diz para pegar a BR-101 no sentido norte e quando chegar aCuritiba perguntar novamente. Chegando em Curitiba, voc faz novamente a pergunta a um policialrodovirio e ele lhe diz que a BR-116, rumo a So Paulo, est bem congestionada e lhe recomenda asada para o estado de So Paulo via o norte do Paran, orientando para que pergunte novamentequando chegar na divisa dos estados, na cidade de Ourinhos. Em Ourinhos, lhe indicam a estrada

rumo a cidade de Bauru, onde voc dever fazer nova pergunta. Finalmente, em Bauru, lhe indicama auto-estrada que vai diretamente a Araraquara. Neste exemplo, veja que as decises em cadaentroncamento so tomadas tendo como base o endereo final.

Tomando um exemplo diferente, em muitos aspectos as redes baseadas em datagramas so anlogasaos servios postais. Quando algum vai enviar uma carta a um destinatrio, o mesmo coloca a cartaem um envelope e escreve o endereo do destino sobre o envelope. O endereo tem uma estruturahierrquica, incluindo, no caso do Brasil, o pas, o estado, a cidade, a rua e o nmero da casa. Porexemplo, se algum enviar uma carta da Frana para nossa escola, o correio da Frana primeiro vai


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direcionar a carta para o centro postal do Brasil (por exemplo, situado em So Paulo). O centropostal do Brasil vai ento direcionar a carta para Santa Catarina, estado destino da carta (na agnciacentral de Florianpolis, por exemplo). A agncia de Florianpolis vai ento direcion-la a agnciade So Jos, que por sua vez vai repassar ao carteiro para entregar a carta aqui na escola.

Na rede baseada em datagrama, cada pacote atravessa a rede contendo no cabealho o endereo do

n destino, que como o endereo postal, tem uma estrutura hierrquica. Quando o pacote chega aum roteador, o mesmo examina uma parte do endereo e o encaminha ao roteador adjacente.

A figura 1.6 mostra uma taxonomia das redes de telecomunicaes.

Redes de acesso a Internet e meios fsicosComo vimos, na periferia da Internet esto os sistemas terminais que rodam as aplicaes e noncleo da rede esto os roteadores, responsveis pela interconexo das redes. Neste item vamosabordar as redes de acesso a Internet, ou seja, quais as diferentes maneiras de conectar umcomputador a Internet.

Grosso modo podemos dividir as redes de acesso em duas categorias:

Redes de acesso residencial;

Redes de acesso corporativo.

Uma rede de acesso residencial conecta tipicamente um computador pessoal, instalado na casa deum usurio, a um roteador de borda, provavelmente de um provedor de acesso domstico. A formamais comum de acesso residencial o acesso via modem e linha discada. O modem residencialconverte o sinal digital do computador num formato analgico para ser transmitido sobre a linhatelefnica analgica. No lado do provedor, outro modem vai converter o sinal analgico de volta aforma digital. Neste caso, a rede de acesso um simples enlace ponto-a-ponto sobre o par tranadoda linha telefnica. Em termos de velocidade de transmisso, os modems analgicos transmitem emtaxas que vo at 56 Kbps, todavia, devido m qualidade das linhas, dificilmente este valor atendido de forma plena. (Figura 1.7)

Redes deTelecomunicaes

Redes a comutao de circuitosEx.: Sistema Telefnico Redes a comutao de pacotesEx.: Redes de computadores

Figura 1.6. Taxonomia das redes de telecomunicaes

Redes com circuito virtualEx.: X.25, frame relay, ATM

Redes datagramaEx.: Internet


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Outra forma de acesso residencial, a qual no necessita a converso analgica/ digital, a utilizaoda tecnologia RDSI (Rede Digital de Servios Integrada), disponvel em algumas centrais telefnicasdas concessionrias de telecomunicaes.

Novas tecnologias, como oADSL (asymmetric digital

subscriber line) e o HFC (hibricfiber coaxial cable) tambm temsido empregada para acessoresidencial.

O ADSL usa multiplexaopor diviso da freqnciapara dividir o enlace decomunicao entre a casa dousurio e o provedor em trsfaixas de freqncia:

Um canal de alta velocidade (downstream) de at 8 Mbps, na faixa de 50 kHz a 1 MHz;

Um canal de mdia velocidade (upstream) de at 1 Mbps, na faixa de 4 kHz a 50 kHz;

Um canal de baixa velocidade para o sinal telefnico de voz, na faixa de 0 a 4 kHz.

O ADSL permite velocidades de at 8 Mbps do provedor a residncia (downstream) e no sentidoreverso (upstream) at 1 Mbps. Esta assimetria uma das caractersticas do ADSL e reflete ascaractersticas de uso do usurio residencial, muito mais um consumidor do que um fornecedor deinformaes da Internet.

A tecnolocia HFC, tambm conhecida como cable modem, requer modems especiais para permitirum acesso domstico a partir dos sistemas de distribuio de TV a cabo. O cable modem umdispositivo externo, conectado ao computador pessoal a partir de uma porta Ethernet (Ethernet

uma tecnologia de rede local). Como no caso do ADSL, o cable modem divide o canal de acesso emduas bandas, um canal do provedor a residncia de at 10 Mbps e 768 Kbps no sentido reverso. NoHFC (e no no ADSL) estas velocidades de acesso socompartilhadas entre os usurios, pois a distribuio da TV acabo usa um meio compartilhado entre vrios usurios(broadcast).

Uma rede de acesso corporativo tipicamente uma rede localde computadores conectada a um roteador de borda. Existemvrias tecnologias de rede local, todavia, a tecnologia Ethernet hoje uma das mais disseminadas. A Ethernet opera emvelocidades de 10 Mbps a 100 Mbps (existe ainda a Ethernet a 1

Gbps). Ela usa par tranado de cobre ou cabo coaxial paraconexo entre as mquinas, que compartilham um barramentocomum, sendo portando a velocidade de acesso tambmcompartilhada entre os usurios (Figura 1.8).

Meios fsicosComo meio fsico podemos ter, por exemplo, par tranado, cabo coaxial, fibra ptica ou autilizao do ar e do espectro de freqncia de rdio. A conexo ao meio fsico pode se dar dediversas maneiras, onde cada uma delas utiliza protocolos especficos, necessitando de dispositivos

Fax/ Modem

RedeComutada

Rede local doprovedor

Banco deModem

Figura 1.7. Acesso residencial via modem e linha discada

Roteador deborda

Computadorcom placa de

rede

Figura 1.8. Acesso corporativo via rede local


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adaptadores, por exemplo, placas fax/ modem e placas de rede. O tipo de acesso e o meio fsicoutilizado determinar uma taxa de transmisso de dados para o enlace de comunicao.

O que so camadas de protocolos?

Uma rede de computadores um sistema bastante complexo. Como vimos, a interao entre oscomputadores e as diversas aplicaes pode se dar de diferentes maneiras e a partir da utilizao deum nmero variado de protocolos. Para lidar com esta complexidade, a arquitetura das redes decomputadores procurou estabelecer uma srie de camadas de protocolos cada uma delastratando de uma funcionalidade especfica da comunicao.

Analogia com sistema postal (Correios)Para entender o papel das camadas de protocolo utilizadas nas redes de computadores, vamosfazer uma analogia com um sistema postalhipottico.

Por exemplo, para enviar uma carta neste sistema postal o usurio dever primeiramenteacondicion-las em um envelope padronizado. Em seguida, ele deve escrever, tambm segundo

algumas regras, o endereo do destinatrio. Note que o endereo hierarquizado, onde consta onome do usurio final, o nome da rua, a cidade, o estado e o pas. Feito isto o usurio deve selar acarta e deposit-la em uma caixa coletora do servio postal.

Os carteiros do sistema postal so responsveis por diariamente coletar as correspondncias nascaixas coletoras e lev-las at a agncia de triagem local dos correios.

A agncia de triagem local realiza um primeiro servio de triagem das correspondncias, a partirdo endereo dos destinatrios, e define o encaminhamento seguinte das mesmas. Para algunsdestinos pode haver um encaminhamento direto a partir da agncia local (por exemplo, umalocalidade vizinha). Para outros destinos (por exemplo, uma cidade de outro estado) oencaminhamento pode se dar via outra agncia de triagem intermediria. Para encaminhar ascorrespondncias ao prximo destino, todas as cartas cujas rotas devem seguir por esta destinao

so acondicionadas em um malote, e seguiro por um servio de malote.O servio de malote carrega os malotes entre as agncias vizinhas (isto , as quais possuemservio de malote direto). Dependendo das agncias em questo, o transporte dos malotes pode serrealizado de diferentes maneiras. Por exemplo, via linha area comercial, via linha de transporterodovirio, com transporte rodovirio prprio, etc.

Uma vez na prxima agncia de triagem o malote aberto e nova triagem realizada. Esteprocesso de roteamento das correspondncias entre as agncias de triagem prossegue at que acorrespondncia chegue a agncia destino, responsvel pela jurisdio onde habita o destinatriofinal.

Uma vez na agncia destino as cartas so separadas e repassadas aos carteiros para fazerem a

entrega a domiclio das cartas aos destinatrios finais. (veja diagrama mostrado na Figura 1.9)


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Estruturao do sistema em c amadasTodo este processo tem analogia com as redes de computadores. Por exemplo, uma mensagementre um computador conectado a uma rede e outro de uma rede remota deve ser encaminhada

desde a rede do remetente, seguindo uma determinada rota, at atingir o computador destino.Todavia, a analogia que estamos buscando est na estrutura mostrada na figura 1.9.

Como podemos observar, cada funcionalidade no processo de envio de uma correspondncia temuma etapa correspondente no lado do destinatrio. Poderamos ento organizar estasfuncionalidades organizando-as em camadashorizontais (Figura 1.10).

Estas camadas horizontais permitem que cada funcionalidade seja descrita de forma separada, ondecada camada guarda uma certa independncia das demais. Por exemplo, para o usurio, uma vezque ele depositou uma carta no coletor, no lhe interessa como a mesma vai ser entregue aodestinatrio. Ele simplesmente conta com o sistema postal para isto.

Por sua vez, os carteiros no se preocupam com o contedo das correspondncias e nem em comosero enviadas ao destinatrio. Seu servio coletar as correspondncias e lev-las o setor de

triagem. A forma como os carteiros realizam seu trabalho pode ser alterada sem afetar as demaiscamadas. Por exemplo, utilizar uma bicicleta ao invs de ir a p para coletar as cartas.

Quanto s agncias de triagem e encaminhamento, da mesma forma, sua organizao internapode ser alterada sem prejudicar o restante do processo. Por exemplo, uma agncia de triagem maisimportante pode contar com servios automatizados para separao de cartas, outras menores,podem realizar a separao manualmente.

Usurio deposita a cartaendereada e selada em umcoletor pblico

Usurio recebecorrespondncia em sua casa

Carteiro coleta carta e entrega aoservio de triagem eencaminhamento

Servio de triagem separa ascartas e as encaminha em

direo a agncia destinousando servio de malote

Servio de malote leva os molotes com as cartasentre agncias vizinhas.

Carteiro faz a entrega adomiclio da carta

Servio de triagem destinosepara cartas e as repassa ao

carteiro para entrega.

Figura 1.9. Aes para encaminhar uma carta no servio postal

Figura 1.10. Estrutura em camadas do servio de correios

Usurio (recebe carta)

Carteiros (entrega)

Triagem (recebimento)

Servio de Malote

Usurio (envia carta)

Carteiros (coleta)

Triagem ( encaminhamento)

Servio de Malote

Triagem ( encaminhamento)

Servio de Malote


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O mesmo tipo de comentrios poderia ser feito com respeito ao servio de malote dascorrespondncias. Por exemplo, entre duas agencias de triagem que possuem um grande fluxo decorrespondncias, como entre duas capitais, poderia haver um servio de malote dedicado via area.

Note que nas agncias terminais, todas as camadas do sistema postal precisam serimplementadas, incluindo caixas coletoras e os servios de carteiros para coleta/ entrega de cartas.

Por outro lado, podemos ter algumas agncias intermedirias dedicadas somente triagem eencaminhamento, localizadas, por exemplo, em ns importantes do sistema. Neste caso, ascamadas superiores no precisam ser implementadas.

Cada camada oferece um servio camada superior:

A partir da realizao de algumas aes, por exemplo, os carteiros coletamas cartas e as repassam ao servio de triagem e encaminhamento;

Utilizando os servios da camada inferior, por exemplo, os carteiroscontam com o servio de triagem e encaminhamento para que continue oprocesso de entrega at o destinatrio.

Camadas de protoc olos nas redes de com putadoresDurante os primeiros tempos das redes de computadores os diversos fabricantes trabalharam deforma separada no desenvolvimento de suas tecnologias, muitas delas incompatveis entre si. Com ointuito de estabelecer alguma padronizao e permitir uma integrao entre as diversas tecnologias, aISO ( International Standard Organization www.iso.org), juntamente com o ITU (InternationalTelecommunication Union www.itu.org), organismos responsveis pelo estabelecimento de normas

e padres em telecomunicaes no mundo, definiram um modelo de referncia com setecamadas de protocolos. Este modelo ficou conhecido como modelo OSI (open systeminterconnection).

As camadas de protocolos facilitam o projeto e a implementao dasredes de computadores, e no nosso caso, tambm o ensino e aaprendizagem das redes. Atravs das camadas de protocolos, oproblema de construir uma rede fica decomposto em diversos mdulos,onde cada camada pode ser implementada separadamente, sem afetar asdemais.

As sete camadas do modelo OSI, nomeadas como aplicao,apresentao, sesso, transporte, rede, enlace e fsica (Figura 1.15),

tiveram muito sucesso na literatura de redes de computadores, todavia,no tiveram o mesmo sucesso comercial. Hoje, no h nenhumproduto que siga a risca as recomendaes do modelo OSI. Dentre osmodelos comerciais, certamente a arquitetura Internet a que tem hoje maior sucesso. Grossomodo, pode-se dizer que o modelo Internet uma simplificao do modelo OSI, onde algumascamadas agrupam funcionalidades de mais de uma camada do modelo OSI.

A resenta o

Transporte

Figura 1.15. Modelo de 7 camadasISO


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Modelo em cam adas da InternetO modelo em camadas da Internet agrupa asfuncionalidades das redes de computadoresem quatro camadas. A camada superior, quedefine regras para a troca de mensagens entre

os processos de aplicao. A segundacamada que oferece um canal decomunicao lgico fim-a-fim entre osprocessos de aplicao, oferecendo umservio apropriado para que os processos deaplicao troquem mensagens. A terceiracamada, que trata os problemas relativos aoroteamento de pacotes entre doiscomputadores remotos, permitindo a conectividade fim-a-fim entre dois computadores. Porfim, a camada inferior que trata os problemas relacionados aos enlaces de comunicao entre nsvizinhos e os problemas relacionados transmisso fsica de bits sobre os enlaces (Figura 1.11).

No caso dos canais de comunicao lgico fim-a-fim entre os processos de aplicao ,para atender aos dois tipos de aplicaes descritos anteriormente (aplicaes tipopedido/ resposta e aplicaes tipo fluxo de dados tempo real), poder-se-ia ter dois canaisdistintos, conforme mostra a figura 1.12.

Dentro do padro Internet, esta pilha de protocolos tem as camadas assimdenominadas: camada aplicao, camada transporte, camada rede ecamada enlace/ fsica. (Figura 1.13)

Camada Apl ica o

Os protocolos da camada de aplicao definem as regras e o formato dasmensagens que so trocadas entre as aplicaes de rede, por exemplo, a

aplicao WWW (world wide web) governada pelas regras do protocolo deaplicao HTTP (hiper text transfer protocol); o correio eletrnico envia asmensagens usando o protocolo de aplicao SMTP (simple mail transfer protocol);a transferncia de arquivos usa o protocolo de aplicao FTP ( file transferprotocol). As mensagens trocadas entre as entidades da camada aplicaoutilizam os canais disponibilizados pelos protocolos da camada inferior.

Aplicao

Transporte

Rede

Enlace/Fsica

Figura 1.13. Pilha deprotocolos da Internet

Regras para troca de mensagens entre osprocessos de aplicao

Canais de comunicao lgicos fim-a-fim entre osprocessos de aplicao

Conectividade fim-a-fim ent re dois sistemasterminais remotos

Enlace de comunicao fsico entre dois nsvizinhos

Figura 1.11. Diferentes camadas para as redes de computadores

Regras para troca de mensagens entre os processos de aplicao

Canal para aplicaes tipopedido/ resposta

Conectividade fim-a-fim entre dois sistemas terminais remotos

Enlace de comunicao fsico entre dois ns vizinhos

Canal para aplicaes tipo fluxode dados tempo real

Figura 1.12. Diferentes canais para diferentes tipos de aplicao


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A camada de aplicaoestabelece as regras para a troca de mensagens entre asaplicaes.

Voltando ao exemplo do sistema postal, a camada de aplicao corresponderia s regras que os

usurios devem obedecer para utilizar os servios postais, como utilizar envelope apropriado,escrever o endereo e o CEP corretamente, selar a carta e depositar na caixa de coleta.

Camada Transporte

Os protocolos da camada de transporte garantem um canal de comunicao lgico fim-a-fimentre os processos rodando no lado do cliente e no lado do servidor, para que as aplicaespossam trocar mensagens entre si. Para atender aos dois tipos de aplicaes comentadosanteriormente, aplicaes tipo pedido/ resposta e aplicaes tipo fluxo de dados em temporeal, a Internet implementa dois protocolos de transporte, o TCP e o UDP . O TCP fornece umservio confivel e orientado a conexo. O UDP fornece um servio sem conexo (connectionless) eno confivel.

Como em cada computador da rede podemos ter diferentes processos de aplicao rodando, porexemplo, vrias sees de navegadores W eb, um dos servios oferecidos pela camada de transporte a multiplexao/ demultiplexao de aplicaes, entregando as mensagens na porta apropriadade cada processo.

A camada de transporte estabelece um canal de comunicao lgico para atransferncia de mensagens porta-a-porta entre os processos de aplicaorodando em dois computadores remotos.

Camada Rede

Dentro da Internet, as mensagens so fragmentadas em pacotes, chamados datagramas, eatravessam a rede de roteador em roteador desde o computador origem at o computador destinousando a tcnica de comutao de pacotes. Nesta viagem, uma das tarefas dos protocolos dacamada de rede definir a rota que seguiro os datagramas. A camada rede da Internet tem doiscomponentes principais, o protocolo IP, que define o formato do datagrama e a forma deendereamento, e os algoritmos de roteamento.

A camada de rede realiza a transferncia de pacotes, ou datagramas, entre doiscomputadores remotos.

A camada rede envolve cada computador e roteador do caminho entre o computador origem e odestino, diferentemente das camadas de aplicao e transporte que somente precisamimplementadas nas duas pontas da comunicao.

Retomando nosso exemplo do sistema postal, o servio executado pela camada rede anlogo aoservio executado pelas agncias postais. As agncias recebem as correspondncias coletadas peloscarteiros, realizam os servios de triagem e encaminhamento de correspondncias entre agnciase por fim repassam novamente a um carteiro da agencia remota para entregar na casa dodestinatrio.


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Relacionament o entre as cam adas de transporte e de rede

A camada de transporte se situa logo acima da camada de rede na pilha de protocolos. Enquanto osprotocolos de transporte oferecem comunicao lgica entre processos rodando em diferentescomputadores, a camada de rede oferece comunicao lgica entre os computadores. A diferena sutil, mas importante. Vamos analis-la fazendo uma analogia com residncias atendidas pelo nossosistema postal hipottico.

Neste sistema, a agncia da jurisdio do destinatrio entrega as cartas no endereo da residncia dousurio com a ajuda dos carteiros. Todavia, um mesmo endereo pode pertencer a mais de umapessoa. Quando chega uma correspondncia a uma pessoa da residncia, algum deve se encarregarde receb-la e entreg-la ao usurio final. Neste exemplo, a pessoa que recebeu a correspondnciado carteiro faz um papel anlogo ao servio de multiplexaxo de aplicaes realizado pelosprotocolos da camada transporte.

Camada Enlace

Para mover um pacote de um n at o n adjacente, dentro de uma determinada rota, a camadarede necessita dos servios dos protocolos da camada de enlace. Por exemplo, para transferirdados entre dois computadores conectados em uma rede local, o protocolo de enlace de mltiplo

acesso Ethernet pode ser utilizado. J no caso de dois computadores conectados via linha discada,o protocolo de enlace ponto-a-ponto PPP poderia ser utilizado.

A camada de enlace realiza a transferncia de dados entre ns vizinhos darede.

Comparando com o sistema postal, a camada enlace anloga a camada que realiza os servios detransporte das cartas entre agncias vizinhas e entre agnciase usurios. Isto engloba tanto o serviode malote entre agncias, quanto o trabalho realizado pelos carteiros levando as cartas entre asagncias de correio e as residncias dos usurios.

Camada FsicaVinculado camada enlace est a camada fsica, que responsvel por mover os bits que compeos dados entre um n e outro utilizando um meio fsico especfico. Os meios fsicos podem sercabos coaxiais, fios de cobre, fibras pticas ou o ar a partir do uso do espectro de freqncia derdio.

A camada fsica realiza o transporte de bits sobre o meio fsico de um enlace decomunicao.

No caso do sistema postal, a camada fsica corresponderia ao meio de transporte utilizado pelos

carteiros ou pelo servio de malote para transportar as cartas, como por exemplo, bicicleta, carro,nibus, etc.

Questes1. A conectividade entre computadores pode se dar em diferentes escalas. Comente

sobre as formas de se conectar computadores, citando exemplos de redes existentes naprtica.


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2. Quais tipos de dispositivos podem ser conectados a Internet alm de computadorespessoais. Cite exemplos e pesquise endereos URL que apresentem algum dispositivodeste tipo.

3. O que um sistema terminal ou hospedeiro (host)? Explique o porqu deste nome.

4. O que um roteador? Quais so suas funes nas redes de computadores?

5. Explique a expresso store-and-forward, relativa ao funcionamento de um roteador.

6. Quais as vantagens e desvantagens da comutao de circuitos em relao com acomutao de pacotes?

7. Pesquise sobre a comutao de mensagens e diferencie esta tcnica da comutaode pacotes.

8. O que uma aplicao de rede? Cite exemplos e mostre a utilidade de cada aplicaocitada.

9. O que um protocolo? Cite um exemplo de um protocolo humano que voc usa noseu dia-a-dia.

10. Quais os principais protocolos da Internet?

11. Qual a origem no nome Internet?

12. O que um endereo IP?

13. O que significa ter os computadores conectados em rede local? Como uma rede localpode ser conectada a Internet?

14. Explique o que o modelo cliente/ servidor, obedecido pela maioria das aplicaesInternet.

15. As aplicaes Internet requisitam servios da rede subjacente. Diferencie os servios

do tipo pedido/ resposta dos servios tipo fluxo de dados tempo real. Citeexemplos.

16. Porque se diz que a Internet dita uma rede best-effort? Explique.

17. Pesquise sobre a forma de acesso domstico a Internet utilizando RDSI, disponvelna regio da Grande Florianpolis. Explicitar tanto os aspectos tecnolgicos quanto oscomerciais, descrevendo tambm a tecnologia utilizada para a transmisso dos dados eos equipamentos necessrios.

18. Idem para a tecnologia ADSL.

19. Idem para a tecnologia cable modem.

20. Na tecnologia cable modemo canal dedicado ou compartilhado entre os usurios?Explique.

21. Comente sobre pelo menos trs vantagens de se dividir a arquitetura das redes decomputadores em camadas.

22. Quais as principais funes de cada uma das camadas da arquitetura Internet?

23. Qual camada da Internet faz o processo de roteamento?


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24. Explique porque os protocolos da camada rede (como o IP) devem serimplementados em todos os ns da rede (como sistemas terminais e roteadores) e osprotocolos da camada transporte (como o TCP) somente precisam serimplementados nos sistemas terminais.

25. Faa um levantamento da topologia da Internet no Brasil (rede acadmica e privada),

mostrando os back bones e provedores nacionais, regionais e locais.26. O que telefonia na Internet? Ache algum URL sobre telefonia na Internet que

descreva alguns produtos existentes.

27. Pesquise sobre distribuio de udio na Internet. Ache algum URL que oferea esteservio.

28. O que vdeo conferncia na Internet? Explique como funciona.


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A P L I C A E S D E R E D E

Aplicaes de Rede

A s aplicaes de rede so a razo de ser da Internet, permitindo que os usurios possam fazercoisas teis e interessantes na rede. Sem as aplicaes, a Internet no teria sentido.

O que uma aplicao de rede?s aplicaes de rede so programas que rodam nos sistemas terminais ou hospedeiros(hosts) e se comunicam entre si atravs da rede. So programas de aplicao tpicos daInternet: o login remoto a sistemas (Telnet ou SSH), a transferncia de arquivos(FTP), o correio eletrnico (e-mail), a paginao na Webou WWW (world wide web), o

bate-papo em rede (chat), telefonia na Internet (V oIP), a vdeo conferncia, a execuo de udioe vdeo, etc.

As aplicaes de rede so programas ou, como dizem no jargo dos sistemas operacionais,processos que se comunicam entre si pela da troca de mensagens atravs da rede.

A Internet oferece o suporte para a troca de mensagens entre as aplicaes atravs de canais decomunicao lgicos,que so oferecidos pelos protocolos TCP/ IP.

Protoc olos de aplica oAlm do TCP/ IP, cada aplicao utiliza protocolos especficos, chamados protocolos deaplicao, que definem como os processos de aplicao, rodando em diferentes computadores,trocam mensagens entre si. Em particular, os protocolos de aplicao definem:

Os tipos de mensagens trocadas, por exemplo, uma mensagem de solicitao ou resposta;

A sintaxe e a semntica das mensagens, definindo os campos de cada mensagem e seusignificado;

As regras definindo quando e como um processo envia ou responde uma mensagem.

Os protocolos de aplicao, apesar de importantes, so apenas uma pequena parte de umaaplicao de rede. Por exemplo, a aplicao WWW uma aplicao de rede que permite aosusurios obterem documentos da W eb sob demanda. Os componentes da aplicao WWWincluem documentos em formato HTML (hypertext markup language), navegadores W eb (como oNetscape ou o Internet Explorer), servidores de pginas W eb (como o Apache do Linux, o

Parte


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Microsoft Internet Information Server ou Netscape Server) e o protocolo de aplicaoHTTP(hiper tex t transfer protocol).

Da mesma forma, o correio eletrnico (e-mail) tem vrios componentes, incluindo os servidoresque hospedam as caixas postais dos usurios, os leitores de correio eletrnico que permitem ler ecriar mensagens, um padro que define a estrutura das mensagens eletrnicas, os protocolos de

aplicao, cujo principal o SMTP (simple mail transfer protocol), que definem como as mensagensso trocadas entre os servidores e entre os servidores e osleitores de correio eletrnico.

Clientes e servidoresUma aplicao de rede tem tipicamente duas partes, umlado cliente e um lado servidor que se comunicam entresi. Por exemplo, um navegador W eb implementa o ladocliente do HTTP, e um servidor W eb implementa o ladoservidor http (Figura 2.1).

Para algumas aplicaes, um computador pode

implementar ora o lado cliente ora o lado servidor. Porexemplo, considere um de acesso remoto via Telnet entreum computador A e um computador B. Se o computadorA inicia a seo Telnet, ento A o cliente e B oservidor. Por outro lado, se o computador B inicia aseo, ele que ser o cliente e A o servidor. Da mesmaforma, na aplicao de correio eletrnico, o servidor queenvia uma mensagem, implementa o lado cliente doSMTP e o servidor que recebe a mensagem implementa olado servidor.

Comunica o atravs da rede

Como visto, uma aplicao envolve a comunicao de dois processos atravs da rede. Os doisprocessos se comunicam atravs do envio e recebimento de mensagens atravs mecanismoschamados portas (sock ets). Os processos assumem que h uma infraestrutura de transporte no outrolado da porta do processo emissor que transportar as mensagens at a porta do processo destino.

O conceito de portas faz parte da implementao dos protocolos de transporte da Internet TCP eUDP . Em resumo, pode-se dizer que os protocolos de transporte estabelecem um canal decomunicao lgico para a transferncia de mensagens porta-a-porta entre os processos deaplicao rodando em dois computadores remotos.

Na Internet cada uma das aplicaes mais conhecidas, utilizam portas padronizadas, por exemplo,um servidor W eb identificado pela porta 80. Um servidor de correio eletrnico pela porta 25. Um

servidor Telnet pela porta 23.EndereamentoPara que um processo em um computador possa enviar uma mensagem a um computador remoto,ele deve enderear quem vai receber a mensagem. O endereo envolve duas peas de informao:(1) o nome ou o endereo IP da mquina destino; (2) o nmero da porta do processo do lado doreceptor.

Figura 2.1. Interao cliente/ servidor na Internet


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Por exemplo, para enderear o servidor W eb do CEFET em So Jos devemos fornecer oendereo IP ou o nome de domnioda mquina responsvel por servir as pginas Internet, ou seja,IP: 200.135.233.1 ou www.sj.cefetsc.edu.br, respectivamente. Quanto ao nmero da porta, comoalgumas aplicaes tem o nmero padronizado, em geral, o agente usurio escolhe o nmero deporta automaticamente em funo da aplicao em uso.

Agente usurioO agente usurio a interface entre o usurio e a aplicao de rede. Mais especificamente, o agenteusurio um programa de computador, comercial ou de domnio pblico, que implementa ainterface do lado cliente de uma aplicao de rede.

Por exemplo, o agente usurio para um cliente WWW pode ser, por exemplo, o Internet Explorerda Microsoft, o Netscape Navigator ou o Mozilla. O agente usurio para um leitor de correioeletrnico pode ser, por exemplo, o Outlook da Microsoft, o Eudora ou o Netscape Messager.

Qual servio de transporte uma aplicao precisa?

A Internet dispe de dois servios de transporte para os protocolos de aplicao, o UDP (userdatagram protocol) e o TCP (transmission control protocol). Quando uma aplicao projetada para aInternet, a primeira deciso do projetista deve ser definir qual protocolo de transporte ser utilizado.

A escolha depender do tipo servio que a aplicao vai necessitar. Quanto aos tipos de serviosrequisitados pelas aplicaes, podemos classific-los em trs dimenses:

Quanto perda de dados

Algumas aplicaes, como por exemplo, transmisso de udio, podem tolerar algumas perdas;outras aplicaes, como por exemplo, uma transferncia de arquivos ou um Telnet, requeremtransferncia 100% confivel.

Quanto aos requisitos temporais

Algumas aplicaes, como por exemplo, telefonia na Internet e jogos interativos, requerembaixo retardo para serem viveis, outras, como uma mensagem de correio eletrnico, no temrestries temporais.

Quanto largura de banda

Algumas aplicaes, como por exemplo, multimdia, requerem quantia mnima de banda paraserem viveis; outras aplicaes so mais elsticas e conseguem usar qualquer quantia debanda disponvel, como por exemplo, a paginao na W eb.

A tabela abaixo apresenta algumas aplicaes tpicas da Internet e os requisitos em termos detransporte.

Aplicao Perdas Banda Requisitos temporaistransferncia de arquivos sem perdas elstica noCorreio eletrnico sem perdas elstica noWWW sem perdas elstica noudio/ vdeo de tempo real tolerante udio: 5Kb-1Mb

vdeo:10Kb-5Mbsim, 100s mseg

udio/ vdeo gravado tolerante como anterior sim, alguns segs jogos interativos tolerante > alguns Kbps sim, 100s msegaplicaes financeiras sem perdas elstica sim e no


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Para atender a estes requisitos, os dois protocolos de transporte da Internet oferecem as seguintesfacilidades:

Servio TCP:

Servio orientado a conexo: uma abertura de conexo requerida entre cliente eservidor;

Transporte confivel: garante comunicao livre de erros entre o processo emissor ereceptor;

Controle de fluxo: evita que o emissor possa afogar com dados um receptor mais lento;

Controle de congestionamento: permite estrangular o emissor quando a rede estsobrecarregada.

No prov: garantias temporais ou de banda mnima.

Servio U DP:

Transferncia de dados no confivel: no h garantia de entrega de dados livre de errosentre o processo emissor e receptor;

No Prov: abertura de conexo, confiabilidade, controle de fluxo, controle decongestionamento, garantias temporais ou de banda mnima.

A tabela a seguir mostra algumas aplicaes tpicas e os respectivos protocolos de transporteutilizados.

AP L I C A O Protocolo deaplicao

Protocolo detransporte

Correio eletrnico SMTP TCPLogin remoto Telnet TCPWWW HTTP TCPTransferncia de arqu ivos FTP TCPServidor de arquivos remoto NFS tipicamente UDP

Gerenciamento de rede SNMP tipicamente UDPProtocolo de roteamento RIP tipicamente UDPTraduo de nomes DNS tipicamente UDPMultimdia proprietrio TCP ou UDPTelefonia na Internet proprietrio tipicamente UDP

A aplicao WWWA aplicao WWW uma aplicao de rede que permite aos usurios obterem documentos, oupginas W eb, sob demanda. Uma pgina Webconsiste de objetos, os quais podem ser arquivosHTML (hypertex t markup language), imagens JPEG, imagens GIF, applets Java, clip de udio e vdeo,etc, endereados por um endereo URL (universal resource locator). A maioria das pginas W ebconsiste de uma pgina base HTML e vrias referncias, conhecidas como hiperlinks, para outrosobjetos. Pginas pessoais dos usurios so conhecidas como home pages.

Um endereo URL tem duas componentes: (1) o nome do computador que hospeda as pginasWeb e (2) o nome do objeto e o caminho onde o mesmo esta localizado. Por exemplo, paraacessar a pgina do Curso de Telecomunicaes do CEFET, o endereo URL

www.sj.cefet.edu.br/principal/areas/tele/inicio.htm


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onde www.sj.cefet.edu.br o endereo do servidor e /principal/areas/tele/inicio.htm especifica o caminho e o arquivo com o objeto solicitado.

Um navegador Web, como o Internet Explorer ou o Netscape Navigator, o agente usuriopara a aplicao WWW e implementa o lado cliente do protocolo HTTP. Um servidor Webhospeda as pginas Web, as quais so acessadas por seu endereo URL. Um servidor Web

implementa o lado servidor do protocolo HTTP, sendo que, entre os servidores mais popularestemos o Apache do Linux, o IIS (Internet Information Server) da Microsoft e o Netscape Server.

O protocolo HTTPO protocolo HTTP definecomo os navegadores Web(clientes) requisitam pginasde servidores Web. Quandoum usurio requisita umobjeto, por exemplo clicandoem uma referncia de umapgina Web, o navegador

envia mensagens derequisio HTTP para oservidor Web. O servidorrecebe a requisio e respondecom uma mensagem deresposta HTTP que contmos objetos solicitados (Figura2.2).

H duas verses do protocoloHTTP implementadas pelosnavegadores, o HTTP/ 1.0 eo HTTP/ 1.1 e ambas as verses usam como protocolo de transporte o TCP. Para requisitar umapgina Web, o cliente HTTP primeiramente abre uma conexo TCP com o servidor. Uma vezaberta a conexo TCP o cliente e o servidor podem trocar mensagens atravs das suas portas deinterface. A porta 80 o padro para a aplicao WWW.

O HTTP/ 1.0 usa o que se chama conexes no persistentes, onde aps a requisio de cadaobjeto, o servidor responde e encerra a conexo TCP. Por exemplo, para uma pgina Webcomposta de um arquivo base HTML e mais 5 imagens JPEG, aps a recepo de cada arquivo, aconexo TCP encerrada e dever ser reaberta para cada novo objeto requisitado (isto feitoautomaticamente pelo agente usurio).

O HTTP/ 1.1permitiu melhorar o desempenho dos navegadores Web atravs do uso de conexes

persistentes, onde o servidor mantm a conexo TCP aberta aps o envio da resposta. Destaforma, as requisies e as respostas subsequentes entre o mesmo par cliente/ servidor podem utilizara mesma conexo j aberta, eliminando o tempo de abertura de conexo. Caso a conexo deixe deser utilizada por um certo tempo o servidor se encarrega de liberar a conexo.

Formato das m ensagens HTTP

O protocolo HTTP baseado no paradigma pedido/ resposta, havendo dois tipos de mensagens:mensagens de requisio e mensagens de resposta.

ComputadorrodandoExplorer

ComputadorrodandoNetscape

ServidorrodandoApache

HTTPrequest

HTTPrequest

HTTPresponse

HTTPresponse

Figura 2.2. Protocolo HTTP


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A mensagens de requisio (request) tem a seguinte estrutura:

GET /diretorio/pagina.html

Host: www.escolatecnica.edu.br

Connection: close

User-agent: Mozilla/4.0

Accept-language:pt

(extra carriage return, line feed)

A primeira linha apresenta o comando bsico para requisio de uma pgina Web, seguido pelaparte do URL que indica o caminho e o nome do objeto que se deseja (GET/diretorio/pagina.html) . As linhas seguintes, chamadas de cabealho, so opcionais. Asegunda linha (Host: www.escolatecnica.edu.br) indica o nome computador onde reside oobjeto; a terceira linha (Connection: close) informa para fechar a conexo aps envio daresposta; a quarta linha (User-agent: Mozilla/4.0) indica o tipo do agente usurio utilizado e alinha (Accept-language:pt) indica que o portugus a lngua preferencial.

Do ponto de vista do usurio o mesmo s enxerga o endereo URL que digitou e o navegadormonta e envia as mensagens HTTP de forma transparente.

A mensagens de resposta (response) tem a seguinte estrutura:

HTTP/1.1 200 OK

Connection: close

Date: Thu, 06 Aug 1998 12:00:15 GMT

Server: Apache/1.3.0 (Unix)

Last-Modified: Mon, 22 Jun 1998 09:23:24 GMT

Content-Length: 6821

Content-Type: text/html

(data data data data data . . .)

A resposta tem trs partes, uma primeira linha informando o estado (status) da solicitao, seislinhas de cabealho e os dados que compe objeto solicitado. A primeira linha indica a verso doprotocolo, o cdigo e estado da mensagem (HTTP/1.1 200 OK). A segunda linha (Connection:close) indica que a conexo ser encerrada; a terceira linha (Date: Thu, 06 Aug 199812:00:15 GMT) informa a data da ltima modificao no objeto solicitado, utilizada por servidoresproxy; a quarta linha (Server: Apache/1.3.0 (Unix)) indica o tipo do servidor, a quinta linha(Content-Length: 6821) indica o tamanho do objeto em bytes e a ltima linha (Content-Type: text/html) informa o contedo da mensagem. Os dados vem em seguida.

Os cdigos de estado (status) mais comuns so:

200 OK:Requisio OK e o objeto solicitado vai em anexo.

301 Moved Permanently:O objeto solicitado foi movido para outra URL.400 Bad Request:Requisio no entendida pelo servidor.404 Not Found:O objeto requisitado no existe no servidor.505 HTTP Version Not Supported: Esta verso do protocolo HTTP no suportada peloservidor.


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Exerccio

possvel ver as mensagens trocadas pelo protocolo HTTP, executando manualmente oscomandos em uma conexo TCP, na porta 80, com um servidor Web. Para tal, pode-se fazerprimeiramente um Telnet (acesso remoto), na porta 80 de um servidor Web. Em seguida, uma vezestabelecida a conexo, pode-se trocar comandos HTTP manualmente.

Por exemplo:

> telnet www.sj.cefetsc.edu.br 80

GET / ~cantu/ index.html

permite estabelecer um canal TCP na porta 80 com servidor do CEFET em So Jos e acessar apgina do professor Cant.

Os navegadores WebOs navegadores Web, como o Internet Explorer da Microsoft, o Netscape Navigator ou oMozilla, implementam de forma transparente ao usurio o conjunto de comandos do HTTP,incluindo facilidades que permitem aos usurios ter um acesso s pginas Web de modo bem maisamigvel.

Aplicao de transferncia de arquivosde transferncia de arquivosde transferncia de arquivosde transferncia de arquivosA aplicao de transferncia de arquivos suportada pelo protocolo de aplicao FTP (filetransfer protocol) que um protocolo para transferir arquivos de um computador para outro.

Numa tpica sesso FTP um usurio pode transferir arquivos de um computador remoto para umcomputador local e vice-versa (downloade upload, respectivamente). O usurio interage com o FTPatravs de um agente usurio. Primeiro fornece o nome (ou o endereo IP) do computadorremoto, estabelecendo com isto uma conexo TCP entre o processo FTP cliente e servidor.

Depois o usurio deve fornecer sua identificao e sua senha, para ento poder executarcomandos FTP para transferir arquivos (Figura 2.3).

sistema dearquivos

local

Conexo TCP decontrole

(porta 21)

FTPservidor

Interface dousurio FTP

clienteFTP

sistema dearquivos

remoto

usurio

Figura 2.3. Aplicao FTP

Conexo TCP paratransferncia de

dados

(porta 20)


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Agentes usurio FTPComo agente usurio, o usurio pode executar comandos ftp modo texto diretamente em uma janela Unix ou no Prompt de Comandos do Microsoft MS-DOS. Tambm h disponvel nomercado aplicativos especializados, como por exemplo, o WS-FTP (gratuito para uso acadmico edisponvel para downloadno endereo ftp.ipswitch.com).

Protoc olo FTPO protocolo FTP, assim como o HTTP, roda sobre o TCP . A diferena que o FTP usa duasconexes paralelas TCP para transferir arquivos: uma para controle da conexo e outra para atransferncia de dados. O controle de conexo usado para trocar informaes como aidentificao do usurio e senha, e para transferir os comandos FTP para mudar de diretrio (cd),solicitar arquivos (get) ou enviar arquivos (put). A conexo de dados usada para transferir osarquivos. Cada uma destas duas conexes TCP usa uma porta especfica: a conexo de controle deconexo usa a porta 21 e a conexo de dados usa a porta 20 (Figura 2.3).

Comandos do usurio e mensagens do protoc olo FTP

A cada comando do usurio, o protocolo FTP envia mensagens do cliente ao servidor e vice-versa.As mensagens so enviadas atravs da conexo TCP de controle, em formato ASCII, com quatrocaracteres maisculos. Veja alguns exemplos de comandos digitados pelo usurio e as mensagens doprotocolo FTP enviadas do servidor ao cliente:

Ao executada pelo usurio Comando FTP digitado pelousurio

Mensagem enviada peloprotocolo cliente FTP ao

servidorAutenticao O usurio digita seu nome e

senhaUSERnome_do_usurioPASS senha

O usurio lista o contedo de umdiretrio

dir LIST

O usurio solicita um arquivo get nome_arquivo RETR nome_arquivo

O usurio envia um arquivo aoservidor put nome_arquivo STOR nome_arquivo

Cada comando do cliente seguido por uma resposta do servidor. As respostas so sempre de trsdgitos, com uma mensagem opcional seguindo o nmero. Veja algumas respostas tpicas:

331 User name OK, password required

125 Data conection already open; transfer starting

425 Cant open data conection

452 Error writing file.


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Correio eletrnicoO correio eletrnico, ou e-mail(electronic mail), uma das aplicaes mais populares da Internet. uma aplicao assncrona, onde os usurios enviam e lem suas mensagens quando acharemconveniente. As mensagensmodernas incluem hyperlink sHTML, texto formatado,imagens, sons e at vdeo.

Numa viso geral, o correioeletrnico possui trs grandescomponentes: os agentesusurios, os servidores de e-mail e o protocolo SMTP(simple mail transfer protocol)(Figura 2.4).

Leitores de e-mailOs agentes usurio, muitasvezes chamados de leitoresde e-mail, permitem aosusurios lerem (read),responderem (reply) ouencaminharem (forward) aoutra pessoa uma mensagemrecebida, bem comocomporem (compose) e enviar(send) uma nova mensagem. Os modernos leitores de e-mail apresentam interface grfica, como

por exemplo, o Eudora, Microsoft Outlook ou Netscape Messenger; entretanto, muitos aindautilizam leitores de e-mail em modo texto, como o mail, pine e elm. Mais recentemente, tambmtem sido bastante difundida a leitura de e-mail diretamente com os navegadores W eb, os quaisacessam servidores conhecidos como de web-mail.

Servidores de e-mailOs servidores de e-mailso os componentes centrais da infraestrutura do correio eletrnico. Paraenviar uma mensagem caixa postal de uma pessoa, uma vez que o remetente digitou mensagem,seu agente usurio a envia ao seu servidor de e-mail, que coloca a mensagem em uma fila de sada.

Atravs do protocolo SMTP, o servidor de e-mail envia as mensagens que esto na sua fila de sadaem direo ao servidor destino. Caso o servidor destino no esteja acessvel, o servidor de e-mail

tentar envi-la novamente a cada 30 minutos, persistindo nestas tentativas por alguns dias, quandoento remove a mensagem e notifica quem a tinha enviado.

Cada servidor de e-mail tem tambm um conjunto de caixas postais (mailbox ) para cada um de seususurios cadastrados. Uma vez que uma mensagem chegou ao servidor de e-mail destino, a mesma armazenada na caixa postal do respectivo usurio.

servidorde correio

servidorde correio

servidorde correio

Agenteusurio

Agenteusurio

Agenteusurio

Agenteusurio

Agenteusurio

SMTP

SMTP

SMTP

Figura 2.4. Componentes do Correio

Fila de mensagens

Caixas postais


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Para ler uma mensagem em sua caixa postal o destinatrio da mensagem deve, a partir de seu leitorde e-mail, requisit-la de seu servidor. O servidor de e-mail ento requisita uma autenticao dousurio, atravs de uma identificao e uma senha, para depois repassar as mensagens queporventura chegaram a esta pessoa.

Protoc olo SMTP

O protocolo SMTP o protocolo de aplicao mais importante para o funcionamento do correioeletrnico. Ele usa o servio de transferncia de dados confivel do TCP para transferir umamensagem desde o remetente at a caixa postal do destinatrio. O SMTP, como outros protocolosde aplicao, tem dois lados, o lado cliente e o lado servidor. Quem envia a mensagem faz o papeldo cliente e quem recebe de servidor, todavia, ambos os lados do SMTP devem ser implementadosem cada servidor de e-mail.

As mensagens trocadas pelo protocolo SMTP so mensagens em caracteres ASCII. Para enviar umamensagem, o cliente SMTP estabelece uma conexo TCP, na porta 25, com o servidor SMTP.Uma vez estabelecida conexo TCP, cliente e servidores de e-mail entram em uma fase deapresentao mtua (handshaking), trocando algumas informaes (como, o cliente indica o endereode e-mail do emissor e do destinatrio), antes de enviarem a mensagem eletrnica em si.

Veja um exemplo de uma seqncia de mensagens SMTP trocadas entre um cliente (C) e umservidor (S). O nome do cliente smtp.das.ufsc.br e o nome do servidor mail.sj.cefetsc.edu.br . Cada linha do exemplo corresponde exatamente aos textos ASCIItrocados depois de aberto o canal TCP. A abertura do canal TCP pode ser feita a partir de umTelnet no servidor de email (porta 25), por exemplo:

> telnet mail.sj.cefetsc.edu.br 25

S: 220 hendrix.sj.cefetsc.edu.br ESMTP Postfix

C: HELO smtp.das.ufsc.brS: 250 hendrix.sj.cefetsc.edu.br

C: MAIL FROM: [email protected]

S: 250 OK

C: RCPT TO: [email protected]

S: 250 OK

C: DATA

S: 354 End data with .

C: Ola Evandro,

C: Este eh um teste de troca de mensagens SMTP de modo manual.

C: Ele serve para enriquecer nossas aulas de laboratorio.

C: .

S: OK: queued as ...

C: QUIT

S: 221 bye

> Connection closed by foreign host.

No exemplo acima o cliente envia uma mensagem do servidor smtp.das.ufsc.br ao servidorsj.cefetsc.edu.br. Os comandos usados pelos cliente foram: HELO (ol) , MAIL FROM (de),RCPT TO (para), DATA (dados) e QUIT (fim). O servidor responde cada comando usando umcdigo (a mensagem explanatria em ingls opcional).

Exerccio

Envie voc tambm um email manualmente a um colega trocando mensagens SMTP diretamentecom um servidor. Para tal, voce dever fazer primeiramente um Telnet (acesso remoto), na porta 25


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(porta do SMTP), de um servidor de e-mail. Uma vez estabelecida conexo TCP, voc podertrocar comandos SMTP.

Protoc olo para leitura de e-mailPOP3Uma vez enviada uma mensagem eletrnica, ela colocada na caixa postal do destinatrio. Umamaneira natural para o destinatrio de ler as mensagens de sua caixa postal, seria acessar diretamente

o seu servidor de e-mail. Isto na verdade o que se faz quando se acessa remotamente o servidor(por exemplo, atravs de um Telnet) e utiliza um agente usurio como o pine. Os novos web-mailtambm fazem isto, acessando as caixas postais diretamente no servidor de e-mail.

No caso do usurio destino utilizar um leitor de e-maildiretamente em seu computador pessoal(como o Eurora ou Outlook), vai haver a necessidade de transferir as mensagens do usurio do seuservidor de e-mail para seu computador. Para realizar esta tarefa, normalmente utiliza-se umprotocolo de acesso para e-mail extremamente simples, o protocolo POP3. O POP3 inicia quandoo agente usurio (cliente) abre uma conexo TCP com o servidor de e-mail, na porta 110. Com aconexo TCP estabelecida, o POP3 processa trs fases: autorizao (quando o usurio envia seunome e senha e recebe suas mensagens), transao (quando o usurio requisita aes sobre asmensagens, como por exemplo marcando algumas para serem apagadas) e atualizao (quando o

usurio encerra a sesso e o servidor apaga as mensagens marcadas para serem removidas).Outro protocolo com a mesma funo do POP3 o protocolo IMAP (Interactive Mail A cess Protocol).

Exerccio

Se voc usa seu computador pessoal para e-mail, verifique a configurao do seu aplicativo, anotandoo endereo do servidor para que voc possa enviar mensagens, chamado de endereo SMTP, e oendereo do servidor onde voc vai verificar suas mensagens ainda no lidas, chamado de endereoPOP3.

Questes

1. O que um protocolo de aplicao e qual sua relao com as aplicaes?2. Mostre para pelo menos trs aplicaes, quem faz o papel do cliente e quem faz o

papel de servidor.

3. Como as aplicaes se comunicam atravs da rede? Que tipo de mecanismo utilizadonesta comunicao?

4. Explique o mecanismo de endereamento utilizado pelas aplicaes Internet.

5. O que um agente usurio? Cite exemplo de agentes usurio para pelo menos cincoaplicaes.

6. Que tipo de servios as aplicaes requerem dos protocolos da camadatransporte da

Internet?29. Que tipo de servios os protocolos da camada transporte da Internet, TCP e UDP,

oferecem s aplicaes? Cite algumas caractersticas de cada um dos servios.

7. Porque o HTTP, o FTP e o SMTP rodam sobre o TCP e no sobre o UDP?

8. Quais os componentes de um endereo URL, utilizado na aplicao WWW?


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9. Explique qual o papel e como funciona o protocolo HTTP.

10. Pesquise na Internet sobre a histria da aplicao WWW, levantando as caractersticasdesta aplicao que a tornaram uma das mais populares da Internet.

11. Pesquise como o protocolo HTTP pode prover mecanismos de autenticao deusurios para acesso s informaes na Web. Ache uma URL que discuta esta questo.

12. Pesquise e descreva como funcionam os servidores de cache Web (tambmconhecidos como servidoresproxy). Ache uma URL que discuta esta questo.

13. Faa uma descrio das caractersticas de dois navegador Web (Internet Explorer eNetscape, por exemplo), mostrando as diferenas entre ambos.

14. Faa um Telnet (ou SSH) em um servidor Unix e utilize o navegador em modo textolynx. Descreva suas caractersticas e utilidade.

15. Qual a utilidade da aplicao de transferncia de arquivos (FTP). Descreva osprocedimentos para transferir um arquivo de um servidor at uma estao cliente,utilizando como agente usurio comandos ftp modo texto.

16. Qual as principais diferenas entre o protocolo de aplicao HTTP e o protocolo FTP?17. Explique como funciona o correio eletrnico, descrevendo a funo dos principais

componentes desta aplicao.

18. O que um leitor de e-mail? Cite exemplo de produtos comerciais.

19. Qual a diferena entre o protocolo SMTP e o protocolo POP3? Onde cada um utilizado?

20. Descreva as diversas partes que compe uma mensagem eletrnica. Mostre atravsde um exemplo.

21. Faa um Telnet (ou SSH) em um servidor Unix e utilize o agente usurio de correio

eletrnicoemmodo texto mail. Descreva suas caractersticas e utilidade.22. O que ICQ? Pesquise sobre que protocolos esta aplicao utiliza.


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P R O T O C O L O S I N T E R N E T T C P / I P

Protocolos Internet TCP/IP

Os protocolos da Internet TCP/ IP foram primeiramente apresentados a mais de 15 anos,muito tempo considerando a era da informao; todavia, muitos de seus princpios fundamentaiscontinuam atuais, e mais, com a grande difuso da Internet, estes protocolos formam hoje a

tecnologia hegemnica das redes de computadores.

Arquitetura da Internet TCP/IPconjunto de protocolos TCP/ IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) umpadro industrial de protocolos destinados a redes geograficamente distribudas, ouWANs (wide area networks), sendo as principais peas da arquiteturaInternet.

A arquitetura Internet objetiva a interligao de computadores, no importando em qual tipo derede os mesmos estejam conectados, a qualquer outro computador da rede mundial decomputadores. Para interligar redes distintas a arquitetura Internet usa uma mquina como ponto deligao entre as redes, sendo est mquina conhecida como roteador (ou gateway). Os roteadores soos responsveis pelo roteamento das mensagens na malha que forma a Internet. (Figura 3.1)

Os protocolos da arquitetura Internet TCP/ IP esto organizados em quatro camadas: acamada deaplicao, a camada de transporte, a camada de rede, interligando as inter-redes, e a camadaenlace/ fsica, inferior, representando os protocolos de enlace e a rede fsica (Figura 3.2).

Parte

O

Rede 1

Rede 5

Rede 2

Rede 4

Rede 3

oteador

roteador

roteador

roteador

roteador

Figura 3.1. Internet


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34343434

Na camada de transporte a arquitetura baseia-se principalmente em umservio de transporte orientado a conexo, fornecido pelo protocolo TCP(Transmission Control Protocol). Todavia, um servio de datagrama, noorientado a conexo, tambm disponvel com o protocolo UDP (UserD atagram Protocol). Na camada de rede, temos um servio no-orientado aconexo, fornecido pelo protocolo IP (Internet Protocol).

Camada de Transporte

Situada entre a camada de aplicao e a camada de rede, a camada detransporte tem a funo de prover um canal de comunicao lgicofim-a-fim entre os processos de aplicao rodando em diferentes computadores, sem se preocupar comos detalhes da infra-estrutura fsica usada para carregar as mensagens entre eles.

Os protocolos de transporte so implementados nos sistemas terminais, j que oferecem um canallgico fim-a-fim s aplicaes, no necessitando, no entando, serem implementados nos roteadores

da rede, os quais atuam somente at a camada rede.No lado do emissor, as mensagens redebidas das aplicaes so fragmentadas e encapsuladas emunidades de dados de protocolos, ou PDUs (protocol data unit), chamadas segmentos, aos quaisadiciona-se um cabealho (Figura 3.3). Cada segmento ento repassado a camada rede que por suavez encapsula em unidades de dados de protocolos da camada de rede, ou datagramas.

Relao ent re a cam ada de transporte e a cam ada de redeNa Internet o protocolo da camada rede chamado IP e fornece um servio de comunicao decomputador-a-computador na inter-rede. O modelo de servio do protocolo IP do tipomelhor esforo (best effort), isto , ele faz o melhor esforo para o envio de um datagrama entrecomputadores, mas no d nenhuma garantia. Em particular, no garante a entrega do datagrama,no garante que sejam entregues em ordem e nem garante a integridade dos dados. por issochamado de servio no garantido.

Os protocolos de transporte TCP e UDP estendem a entrega computador-a-computador,fornecida pelo IP, pela entrega processo-a-processo, que chamada demultiplexao/ demultiplexao de aplicaes. O TCP e o UDP oferecem tambm checagemda integridade dos dados, incluindo campos para deteco de erros no seu cabealho. No caso doUDP , a multiplexao/ demultiplexao de aplicaes e a checagem de erros nos dados, soos dois nicos servios oferecidos, sendo portanto um servio no garantido. O TCP, alm destesdois, oferece ainda a transferncia garantida, usando controle de fluxo, nmeros de sequncia,reconhecimentos e temporizadores.

Aplicao

Transporte

Rede

Enlace/Fsica

Figura 3.2. Pilha deprotocolos da Internet


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aplicaotransporterede

receptor

HtHr

SegmentoAplicao

Transporte

rede

P1M

MP3

Cabealho dosegmento

Dados da camada aplicao

emissor

Protocolo de transporte

O servio de multiplexa o e demult iplexa o de aplica esO protocolo IP entrega dados entre dois sistemas terminais(hosts), cada qual identificado por seu endereo IP. Aresponsabilidade dos protocolos de transporte entregarestes dados (segmentos) a aplicao apropriada rodando emcada host.

Cada um dos segmentos da camada transporte tem em seucabealho um campo que indica a qual processo o

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