ARQUITETURAARQUITETURA

TCP/IPTCP/IP

TCP / IP

• COMO SURGIU ?

• OBJETIVO ?

• O QUE SIGNIFICA A SIGLA ?

• APLICAÇÃO ?

Inicialmente desenvolvido para a ARPANET, resultante das pesquisas do Projeto DARPA (“Defense Advanced Research Projects Agency”)

Pilha de Protocolos de interligação em redes TCP/IP

Surgiu ... INTERLIGAÇÃO DE REDES ...

TCP/IP é anterior ao Modelo OSI/ISO

TCP / IP

História e escopo do TCP / IP

Internet teve início --- 1980

ARPANET --- “backbone” da Internet

1983 : a “Defense Communication Agency (DCA)” separou a ARPANET em duas partes:

(1) para futuras pesquisas

(2) para fins militares (MILNET)

1986 : novo backbone (NSFNET)

1993 : mais de 3 milhões de computadores em 61 países

TCP/IP: Quem estabelece as DIRETRIZES TÉCNICAS e decide quando os protocolos

devem se tornar um PADRÃO ?

IAB (“Internet Architeture Board”) proporciona a base e a coordenação para pesquisas e desenvolvimentos, orientando a evolução da Internet

Nenhum fornecedor detém o direito de propriedade sobre TCP/IP --- a “National Science Foundation” (NSF) financia um grupo da AT&T para manter e distribuir informações sobre TCP/IP e Internet global

Conhecido como “Internet NetWork Information Center (INTERNIC)” --- trata de detalhes administrativos para a Internet, além de distribuir a documentação

DESENVOLVIMENTO DO PROJETO TCP/IP

BOA CAPACIDADE DE FALHAS

CAPACIDADE DE SE LIGAR A NOVAS SUB-REDES “DURANTE A EXECUÇÃO”

CAPACIDADE DE MANIPULAR ALTAS TAXAS DE ERROS

INDEPENDÊNCIA DO HOST

SOBRECARGA DE DADOS MUITO PEQUENA

DESEMPENHO – Protocolos mais simples significam transmissão e comutação de pacotes mais rápidos

DESENVOLVIMENTO DO TCP/IPTransmission Control Protocol / Internet

Protocol

INTERCONEXÃO DE AMBIENTES HETEROGÊNEOS SEM DISTINÇÃO DE FABRICANTE, TECNOLOGIA OU ARQUITETURA

OBJETIVOOBJETIVO :

SPERRY

HONEYWELL IBM

UNIX

BOLT BERANEK NEWMAN

PROTOCOLO TCP/IP --- DEVE SER CAPAZ DE REALIZAR AS TAREFAS:

Dividir MSG em pedaços gerenciáveis de dados que serão passados eficientemente pelo meio de transmissão Realizar a interface com o HARDWARE adaptador de rede Fazer o ENDEREÇAMENTO: o TX deve endereçar dados ao RX e este deve reconhecer uma msg destinada a ele Fazer o ROTEAMENTO: o sistema deve rotear dados à sub-rede do computador de destino, mesmo que as sub-redes de origem e de destino sejam diferentes Realizar VERIFICAÇÃO DE ERROS, CONTROLE DE FLUXO e CONFIRMAÇÃO Aceitar dados de uma APLICAÇÃO e passá-los para a rede

PROTOCOLO TCP/IP

Modelo em 4 camadas

SERVIÇOS DE INTERLIGAÇÃO DE REDES EM NÍVEL DE APLICATIVOS

CORREIO ELETRÔNICO

TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS

LOGIN REMOTO (TELNET)

CONCEITO DE INTERLIGAÇÃO DE REDES

INTERCONEXÃO DE REDES FÍSICAS, SUPORTANDO TECNOLOGIAS BÁSICAS E HETEROGÊNEAS E UM CONJUNTO DE CONVENÇÕES QUE POSSIBILITAM AS COMUNICAÇÕES

ESQUEMA QUE ESCONDE OS DETALHES DE HARDWARE DE REDE, PERMITINDO QUE OS COMPUTADORES SE COMUNIQUEM INDEPENDENTEMENTE DE SUAS CONEXÕES FÍSICAS

ARQUITETURA DE INTERLIGAÇÃO DE REDES

O GATEWAY G1 deverá conhecer os HOSTs conectados a ambas as redes, ou apenas saber o

endereço das redes envolvidas?

Resposta: basta saber os endereços de rede.

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Visão do usuário de uma INTERNET TCP/IP

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Estrutura física da rede --- GATEWAYs / ROTEADORES provêem a interconexão

TCP / IP SOLUÇÃO PARA CONECTIVIDADE

Segmento IP do TCP/IP

IP – “Internet Protocol”

Dados são empacotados em um pacote IP

Pacotes IP são roteados de uma rede a outra

IP é um nímero de 32 bits associado a cada nó da rede

IP identifica a rede principal e as sub-redes de um nó

O endereço IP é utilizado para realizar o ROTEAMENTO

Uma Internet simples

O IP DEVE PERMITIR QUE MSG TRAFEGUEM DE UMA PARTE PARA OUTRA DE UMA REDE. COMO ELE FAZ ISSO?

ENDEREÇO IP X ENDEREÇO ETHERNET

Código de 48 bits (12 bits HEX)

Ex: 00-20-AF-F8-E7-71 3Com

ENDEREÇO IP - classes

Formato QUAD

ENDEREÇO IP - classes

TABELA I - PARTES DE ENDEREÇO IP

CLASSE DEREDE

BITS DECLASSE

BITS DEREDE

BITS DEHOST

A 1 7 24

B 2 14 16

C 3 21 8

TABELA II - NÚMEROS DE REDES E HOSTS POR CLASSE

CLASSEDE REDE

BITS DECLASSE

QTDE DEREDE

BITS DEHOST

QTDE DEHOST

A 7 126 24 16.777.214

B 14 16.382 16 65.534

C 21 2.097.150 8 254

ENDEREÇO IP - classes

TABELA III - CLASSE DE IP E NÚMERO ÚNICO DE REDE

CLASSE DEREDE

PONTO DECIMAL BYTES PARAREDE

EXEMPLO

A Menos de 127 1 byte 36

B 128 a 192 2 bytes 142.93

C 192 a 223 3 bytes 223.96.174

127.20.17.55 É CLASSE A 146.30.20.32 É CLASSE B 200.0.18.67 É CLASSE C

ENDEREÇO IP - classes

ENDEREÇO IP - classes

TABELA IV

CLASSE ENDEREÇODE

REDEMAIS

BAIXO

ENDEREÇOMAISALTO

0.1.0.0A

B

C

128.0.0.0

192.0.1.0 223.255.255.0

126.0.0.0

191.255.0.0

ENDEREÇO ESPECIAIS

127.0.0.0 ENDEREÇO DE LOOPBACK

X.Y.Z.0 NÚMERO DE REDE

X.Y.Z.1 ENDEREÇO DO ROTEADOR PADRÃO

X.Y.Z.255 ENDEREÇO DE BROADCAST

MÁSCARA DE REDE

O HOST “A” COM IP 199.34.57.10 ESTÁ NA MESMA SUB-REDE QUE O HOST “B” COM IP 199.34.57.20 ?

CONJUNTO DE BITS 0 E 1 SEMELHANTE AO ENDEREÇO IP

MÁSCARA DE REDE

QUANDO SE ATRIBUI UMA MÁSCARA DE SUB-REDE, SE ESTÁ RESERVANDO ALGUNS BITS HOST PARA REPRESENTAR SUB-REDES DENTRO DE SUA REDE

Com a máscara 255.255.255.224 quantas sub-redes podem ser configuradas em um endereço Classe C ?

MÁSCARA DE SUB-REDE / COLOCANDO UMA REDE CLASSE C EM SUB-REDE

Número de sub-redes desejadas

Máscara de sub-rede

Número de rede

Número Número de sub-redes desejadasRoteador Broadcast

1 255.255.255.0 X.Y.Z.0 X.Y.Z.1 X.Y.Z.255 253

2 255.255.255.128 X.Y.Z.0 X.Y.Z.1 X.Y.Z.127 125 X.Y.Z.128 X.Y.Z.129 X.Y.Z.255 125

4 255.255.255.192 X.Y.Z.0 X.Y.Z.1 X.Y.Z.63 61 X.Y.Z.64 X.Y.Z.65 X.Y.Z.63 61 X.Y.Z.128 X.Y.Z.129 X.Y.Z.127 61 X.Y.Z.192 X.Y.Z.193 X.Y.Z.191 61

8 255.255.255.224 X.Y.Z.0 X.Y.Z.1 X.Y.Z.31 29 X.Y.Z.32 X.Y.Z.33 X.Y.Z.63 29 X.Y.Z.64 X.Y.Z.65 X.Y.Z.95 29 X.Y.Z.96 X.Y.Z.97 X.Y.Z.127 29 X.Y.Z.128 X.Y.Z.129 X.Y.Z.159 29 X.Y.Z.160 X.Y.Z.161 X.Y.Z.191 29 X.Y.Z.192 X.Y.Z.193 X.Y.Z.223 29 X.Y.Z.224 X.Y.Z.225 X.Y.Z.255 29

ROTEAMENTO DIRETO X ROTEAMENTO INDIRETO

ROTEAMENTO DIRETO :

transmissão de um DATAGRAMA, através de uma máquina para outra, estando ambas na mesma

rede física

Não envolve roteadores.

ROTEAMENTO INDIRETO :

transmissão de um DATAGRAMA, quando o destino não se encontra na mesma rede física da máquina transmissora.

Envolve roteadores.

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TABELAS DE ROTEAMENTO

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O que o IP não faz ?

VERIFICAÇÃO DE ERRO

Como garantir que os pacotes não sofram dano ?

Um pacote IP contém um byte CHECKSUM que verifica se as informações de cabeçalho foram danificadas no caminho que leva do REMETENTE ao DESTINATÁRIO. O CHECKSUM é usado para verificar se o cabeçalho do pacote IP é válido. Caso negativo, o pacote é descartado.

O IP não oferece um serviço confiável --- Se um DESTINATÁRIO recebe um pacote danificado, ele apenas descarta o pacote e nada informa ao REMETENTE.

É o TCP que fornece a SEGURANÇA.

O IP não foi projetado para fornecer transmissão de dados garantida de ponta a ponta. O IP existe para ROTEAMENTO.

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NOVO ESQUEMA DE ENDEREÇAMENTO

de IPv4 para IPv6 (IPng)

Coexistência das duas versões

IPv4 : 32 bits IPv6 : 128 bits

IPv6 : hierarquia semelhante à rede telefônica

DDI – DDD – central – assinante (terminal)

Com o IPv6, o roteamento só precisa ser completo no destino

busca-se melhoria de performance

maior quantidade de endereços e

melhoria na segurança (autenticação e criptografia)

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IP --- CONCLUSÕES

PROTOCOLO IP DEIXA A DESEJAR :

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SEGMENTO TCP do TCP/IP

O protocolo IP é NÃO CONECTADO, pois não há ligação física origem-destino, onde cada DATAGRAMA pode tomar um rumo diferente dentro da rede para alcançar seu objetivo.

Este fato ...

acarreta problema de segurança

há necessidade de medidas de recuperação e controle de erros

responsável por estas tarefas é o nível TRANSPORTE, cujo protocolo mais eficiente da internet é o TCP

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SEGMENTO TCP do TCP/IP

O TCP implementa a transmissão “FULL-DUPLEX” Técnica “SLIDING WINDOWS”

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SEGMENTO TCP do TCP/IP

O TCP implementa a transmissão “FULL-DUPLEX” Técnica “SLIDING WINDOWS”

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SEGMENTO TCP do TCP/IP

Função :

FORNECER UM SERVIÇO DE ENTREGA DE DADOS ALTAMENTE CONFIÁVEL, EM

CANALIZAÇÕES VIRTUAIS, COM INDEPENDÊNCIA QUANTO AOS NÍVEIS

INFERIORES DE COMUNICAÇÃO E ESCONDENDO DAS APLICAÇÕES OS DETALHES DOS NÍVEIS INFERIORES

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CONCEITO DE CAMADAS INTERNET

IDENTIFICAR CAMINHOS DE CONEXÃO

CONTROLE DE FLUXO

COMPATIBILIZAÇÃO DE CÓDIGOS

DETECÇÃO E RECUPERAÇÃO DE ERROS

CONTROLE SOBRE INTERFACE ELÉTRICA

CONTROLE SOBRE DUPLICAÇÃO DE DADOS

ENVIO DE INFORMAÇÕES DE CONTROLE

SEGMENTAÇÃO/REAGRUPAMENTO DE DADOS

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ARQUITETURA TCP/IP X MODELO OSI/ISO

ORIGEM

outros ...

Camada IP

Interface

Camada IP

Interface

Camada IP

Interface

DESTINO

outros ...

Camada IP

Interface

Meio deComunicação 1

Meio deComunicação 2

Meio deComunicação 3

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MODELO DE DIVISÃO EM CAMADAS DA INTERLIGAÇÃO EM REDES TCP/IP

Camada Conceitual Objetos passados entre camadas

APLICAÇÃO

TRANSPORTE

INTER-REDE

INTERFACE DE REDES OU ENLACE

DE DADOS

HARDWARE

Mensagens ou Fluxos

Pacotes de Protocolos de Transporte

Datagramas IP

Quadros de Redes Específicas

NETWORK ACCESS

INTERNET

TRANSPORTE

APLICAÇÃO

DADOS

CABEÇALHOS

101011110010 ...

PACOTE DE DADOS

APLICAÇÃO

Aplicações de rede

TRANSPORTE

TCP UDP

INTERNET IPARP RARP

NETWORK

ACCESS

FDDIPPP (MODEM)TOKEN RINGETHERNET

Rede Física

VISÃO GERAL DO SISTEMA BÁSICO DAS REDES TCP/IP

APLICAÇÃO

REDE

APRESENTAÇÃO

SESSÃO

TRANSPORTE

ENLACE

FÍSICA

Arquitetura OSI

TRANSPORTE (TCP ou UDP)

FÍSICA (802.3, SDLC, HDLC, FDDI, ...)

Arquitetura TCP/IP

REDE (IP)

APLICAÇÃO (Telnet, FTP, ...)

COMPARAÇÃO

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MAPEAMENTO DE ENDEREÇOS INTERNET PARA ENDEREÇOS FÍSICOS (ARP)

UMA INTERLIGAÇÃO DE REDES COMPORTA-SE COMO UMA REDE VIRTUAL, USANDO APENAS ENDEREÇOS ATRIBUÍDOS QUANDO ENVIA E RECEBE PACOTES

DUAS MÁQUINAS DE UMA REDE FÍSICA SÓ PODEM SE COMUNICAR SE SOUBEREM O ENDEREÇO DA REDE FÍSICA

O QUE SE PRECISA SABER É COMO UM HOST MAPEIA OU UM ROTEADOR MAPEIA UM ENDEREÇO IP PARA O DESTINO FÍSICO CORRETO QUANDO FOR PRECISO ENVIAR UM PACOTE DE UMA REDE FÍSICA

ENDEREÇOS IP SÃO ATRIBUÍDOS INDEPENDENTE DO ENDEREÇO DE HARDWARE DA MÁQUINA

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MAPEAMENTO DE ENDEREÇOS INTERNET PARA ENDEREÇOS FÍSICOS (ARP)

PARA ENVIAR UM PACOTE ATRAVÉS DA REDE FÍSICA, O SOFTWARE DE REDE DEVE MAPEAR O ENDEREÇO IP EM ENDEREÇO FÍSICO DE HARDWARE PARA TRANSMITIR O QUADRO

SE OS ENDEREÇOS DAS MÁQUINAS FOREM IDENTIFICADOS NA MESMA REDE FÍSICA, UM ROTEAMENTO DIRETO SERÁ EXECUTADO

O ARP PERMITE A IDENTIFICAÇÃO DE UM ENDEREÇO DE HARDWARE (FÍSICO) A PARTIR DE UM ENDEREÇO IP (LÓGICO)

UMA MÁQUINA USA ARP PARA DESCOBRIR O DE OUTRA MÁQUINA, DIFUNDINDO UMA SOLITAÇÃO ARP

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MAPEAMENTO DE ENDEREÇOS INTERNET PARA ENDEREÇOS FÍSICOS (ARP)

A SOLICITAÇÃO CONTÉM O ENDEREÇO IP DA MÁQUINA PARA O QUAL O ENDEREÇO FÍSICO DE HARDWARE É REQUISITADO

TODAS AS MÁQUINAS DE UMA REDE RECEBEM UMA SOLICITAÇÃO ARP

SE A SOLICITAÇÃO COMBINA COM UM ENDEREÇO IP (LÓGICO) DA MÁQUINA, A MÁQUINA ENVIA UMA RESPOSTA QUE CONTÉM O ENDEREÇO DE HARDWARE NECESSÁRIO

AS RESPOSTAS SÃO DIRIGIDAS PARA UMA MÁQUINA, NÃO SENDO TRANSMITIDAS POR DIFUSÃO

O ARP É UM PROTOCOLO DA CAMADA INTERNET

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INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL (ICMP)

O ICMP É UM PROTOCOLO BÁSICO DA CAMADA INTERNET

USO PELOS ROTEADORES

OS DADOS ENVIADOS POR UM COMPUTADOR REMOTO TRAFEGAM POR UM OU MAIS ROTEADORES, PODENDO ENCONTRAR UMA SÉRIE DE PROBLEMAS NO ENVIO ATÉ O DESTINO FINAL. OS ROTEADORES UTILIZAM MENSAGENS ICMP PARA NOTIFICAR O PONTO DE ORIGEM QUANTO A PROBLEMAS OCORRIDOS.

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A CAMADA DE TRANSPORTE: PROTOCOLOS TCP X UDP

CAMADA DE TRANSPORTE : OFERECER INTERFACE PARA APLICAÇÕES DE REDE

MECANISMO PARA MULTIPLEXAÇÃO / DESMULTIPLEXAÇÃO

ACEITAR DADOS DE VÁRIAS ENTRADAS E DIRECIONÁ-LOS PARA UMA ÚNICA SAÍDA ---- DEVE SER CAPAZ DE ACEITAR SIMULTANEAMENTE VÁRIAS APLICAÇÕES DE REDE E GERENCIAR O FLUXO DE DADOS PARA A CAMADA INTERNET

DEVE ACEITAR DADOS DA CAMADA INTERNET E DIRECIONÁ-LOS PARA VÁRIAS SAÍDAS (APLICAÇÕES DE REDE

VERIFICAÇÃO DE ERRO, CONTROLE DE FLUXO E CONFIRMAÇÃO

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TCP X UDP

TCP OFERECE VERIFICAÇÃO DE ERRO E CONTROLE DE FLUXO PARA GARANTIR A ENTREGA BEM SUCEDIDA DOS DADOS

TCP É PROTOCOLO BASEADO EM CONEXÃO

UDP OFERECE UMA VERIFICAÇÃO DE ERRO BASTANTE RUDIMENTAR E FOI PROJETADO PARA SITUAÇÕES EM QUE OS RECURSOS DE CONTROLE EXTENSIVOS DO TCP NÃO SÃO NECESSÁRIOS

UDP É PROTOCOLO SEM CONEXÃO

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TCP X UDP

PROTOCOLO BASEADO EM CONEXÃO

ESTABELECE E MANTÉM CONEXÃO ENTRE COMPUTADORES SE CONECTANDO E MONITORA O ESTADO DESSA CONEXÃO

DURANTE A TRANSMISSÃO / CADA PACOTE DE DADOS

ENVIADO RECEBE CONFIRMAÇÃO / MÁQUINA EMISSORA REGISTRA INFORMAÇÕES DE “STATUS” PARA GARANTIR QUE CADA PACOTE SEJA RECEBIDO SEM ERROS

PROTOCOLO SEM CONEXÃO

ENVIA UM DATAGRAMA UNIDIRECIONAL AO DESTINO E NÃO SE PREOCUPA EM NOTIFICAR À MÁQUINA DE DESTINO QUE OS

DADOS ESTÃO A CAMINHO / MÁQUINA DE DESTINO RECEBE DADOS E NÃO SE PREOCUPA EM RETORNAR INFORMAÇÕES DE “STATUS” PARA O COMPUTADOR DE ORIGEM

CONFIABILIDADE X VELOCIDADE

Camada INTERNET

Camada NETWORK ACCESS

UDP... 19 20 21 22 23 ... TCP

FTP

Para o computador B, porta 21 do TCP

Com

pu

tad

or

A

CAMADA DE TRANPORTE: PORTAS E SOQUETES

Solicita conexão

com a porta de destino 23

Porta de destino = 2500Porta de destino =

2500 Porta de origem = 23

TROCANDO OS NÚMEROS DE SOCKET DE ORIGEM E DE DESTINO

COMO OS COMPUTADORES USANDO TCP TROCAM INFORMAÇÕES DE SOCKET QUANDO FORMAM UMA CONEXÃO ?

PORTAS TCP E UDP CONHECIDAS

13 DAYTIME 21 FTP 23 TELNET 25 SMTP 37 TIME 53 DNS 70 GOPHER 80 HTTP 110 POP3

13 DAYTIME 53 DNS 67/68 DHCP

161 SNMP

OUTROS PROTOCOLOS DO CONJUNTO TCP/IP

FTP (“File Transfer Protocol”)

SMTP (“Simple Mail Transfer Protocol”)

TELNET (Programa de Emulação de Terminal e de Comunicações)

UTILITÁRIOS DO TCP/IP

São residentes na camada de APLICAÇÃO

Desenvolvidos originalmente para a Internet e redes UNIX

São usados para configurar, gerenciar e diagnosticar redes TCP/IP

Estão disponíveis nos diversos Sistemas Operacionais de Rede

UTILITÁRIOS DO TCP/IP

De CONECTIVIDADE

IPConfig valores de configuração do TCP/IP

Ping testa a conectividade da rede

Traceroute caminho de um datagrama pela interligação de rede

Route permite incluir ou editar entradas em uma tabela de roteamento

Netstat apresenta estatísticas deIP, UDP, TCP e ICMP

Hostname retorna o nome do host da rede local

UTILITÁRIOS DO TCP/IP

De TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS

FTP utilitário básico de transferência de arquivos que utiliza o TCP

TFTP utilitário básico de transferência de arquivos que utiliza o UDP

RCP utilitário remoto de transferência de arquivos

UTILITÁRIOS DO TCP/IP

REMOTOS

Telnet utilitário de terminal remoto

Finger utilitário que apresenta informações de usuários

UTILITÁRIOS DO TCP/IP

INTERNET

Browsers oferecem acesso a conteúdo de HTML na WWW

Newsreader conectam a “newsgroups” da Internet

Programas oferecem recursos para enviar/receber e-mail de e-mail

Archie oferece acesso a índices de sites FTP anônimos

Gopher informações da Internet baseado em menus

Whois oferece acesso a catálogos com informações de contato pessoal

PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO

FIREWALLs E ACESSO À INTERLIGAÇÃO DE REDES

Restante daInterligaçãoem Redes

A Parte daInterligaçãoem Redes daOrganização

Firewall

daOrganização

INTERNET

File Transf

er Protoc

ol

gophergopher

e-mail

telnet

finger

talk

World World Wide Wide WebWeb

NETSCAPE

Microsoft INTERNET EXPLORER

A REVOLUÇÃO

NO CAMPO DAS INFORMAÇÕES

SLIP X PPP