Protocolos de Rede

Aula 01: Arquitetura TCP/IP

James F. Kurose e Keith W. Ross◦ Redes de Computadores e a Internet: uma

abordagem top-down 5ed. Andrew S. Tanenbaum

◦ Redes de Computadores 4ed. Gabriel Torres

◦ Redes de Computadores: Curso Completo Carlos E. Morimoto

◦ Redes: Guia Completo 3ed.

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Bibliografia

O que é um protocolo?◦ Lígua comum◦ Tempo para falar◦ Cultura local◦ Outros fatores

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Protocolos

Protocolos de Aplicação◦ FTP (File Transfer Protocol)◦ SSH (Secure Shell)◦ HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)◦ SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)◦ POP 3 (Post Office Protocol)◦ IRC (Internet Relay Chat)◦ TELNET

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Protocolos

Protocolos de Transporte◦ TCP (Transmission Control Protocol)◦ SPX (Sequential Packet eXchange)

Protocolos de Rede◦ IP (Internet Protocol)◦ IPX

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Protocolos

Protocolos de Enlace◦ ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)◦ ATM (Asynchronous Transfer Mode)◦ Ethernet ◦ FDDI (Fiber Distributed Data Interface)◦ HDLC (High-level Data Link Control)◦ xDSL

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Protocolos

NetSimK VirtualBox PacketTracer

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Ferramentas

Criada por Vint Cerf e Robert Kahn. O primeiro nó da Arpanet foi criado

em primeiro de maio de 1969 na Universidade da Califórnia.

Arpanet significaAdvanced Research Projects Agency Networke foi a primeira rede de computadores à base de comutação de pacotes.

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Arquitetura TCP/IP

Formada pelos protocolos TCP e IP. É uma arquitetura de referência. Pontos fortes do TCP/IP:

◦ Protocolo não-orientado a conexão◦ Política do melhor esforço◦ Fragmentação de dados◦ Arquitetura aberta

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Arquitetura TCP/IP

OSI: Modelo de Referência da ISO•OPEN SYSTEMS INTERCONNECTION(Interligação de Sistemas Abertos)–Primeiro passo em direção a um modelo standard (padronizado), a nível internacional, de protocolos de comunicação entre sistemas (abertos)-1984.

–O modelo é composto de 7 camadas, em que cada uma fornece um conjunto de funções à camada de cima, baseando-se nas funções que lhes são fornecidas pela camada de baixo.

Organização do Modelo OSI•Camadas dependentes da rede–Física, Ligação de Dados (Enlace), Rede

–Dependem do meio físico de transmissão, da topologia da rede

•Camada de Interface

–Transporte

–Fornece uma interface independente da rede para ser usada pelas camadas orientadas à aplicação.

•Camadas orientadas à aplicação–Sessão, Apresentação, Aplicação

–Dependem da máquina e do sistema operacional

Organização do Modelo OSI –funções de cada nível

Modelo de Camadas OSI•Aplicação–Oferece serviços de rede ás aplicações baseados em protocolos•Apresentação –Apresentação de dados – conversões de formatos entre máquinas•Sessão–Estabelece a comunicação entre a origem e o destino •Transporte–Liga processos em computadores diferentes - cria o conceito de conexão•Rede–Fornece o endereço global na rede – cria o conceito de pacote•Ligação de Dados (Enlace)–Agrupa bits para transmissão – cria o conceito de quadro•Fisica–Hardware que compõe uma rede – transforma bits em sinais

Modelo OSICamada Física É a camada responsável

por enviar os bits de um computador para o outro por fio ou por outro tipo de conexão.

Ela lida com os sinais elétricos que representam os estados 0 (desativado) ou 1 (ativado) de um bit que viaja pelo cabeamento da rede

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Modelo OSICamada de Enlace de Dados

É a camada que lida com pacotes, grupo de bits transmitidos pela rede. Ela depende da camada Física para enviar os bits

A camada de Enlace de Dados assegura que os pacotes enviados pela rede serão recebidos e, se necessário, os envia de novo

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Modelo OSICamada de Rede

É a camada que lida com datagramas, que podem ser maiores ou menores que os frames.

Esta camada lida com o roteamento de datagramas entre os computadores (host) da rede, e conhece os endereços desses hosts na rede.

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Modelo OSICamada de Transporte É a camada que lida com

segmentos, que pode ser menor ou maior que os datagramas

Essa camada assegura (ou não) que as segmentos viajarão entre os hosts sem perda de dados, se haverá estabelecimento de conexão, e, se necessário, organiza o reenvio dos datagramas

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Modelo OSICamada de Sessão Essa camada

estabelece e mantém uma sessão entre aplicativos que estão sendo executados em computadores diferentes

Ela trata questões de sincronismo de comunicação

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Modelo OSICamada de

Apresentação Fornece serviços que

vários aplicativos diferentes utilizam, tais como criptografia, compressão ou conversão de caracteres (de ASCII para EBCDIC da IBM)

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Modelo OSICamada de Aplicativo É a camada que lida com as

solicitações dos aplicativos que requerem comunicações de rede, como o acesso a um banco de dados ou o envio de um correio eletrônico.

Esta camada oferece acesso direto aos aplicativos que estão sendo executados em computadores ligados em rede

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Rede A Rede B

HOST A HOST B

Roteador

Físico FísicoFísico

Enlace EnlaceEnlace

Rede RedeRede

TransporteTransporte

SessãoSessão

ApresentaçãoApresentação

AplicaçãoAplicação

Comparação entre os modelos TCP/IP e OSI

Acesso a rede

InternetTransporte

Aplicação

Comparação com o modelo OSI:

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Arquitetura TCP/IP

Analogia com os correios:

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Arquitetura TCP/IP

Vídeo: http://www.youtube.com/watch?v=PBWhzz_Gn10

Modelo TCP/IP – “Internet”Transmission Control Protocol/Internet

Protocol

Camada de Aplicação◦ Equivale às camadas 5,6 e 7 do modelo OSI.◦ Faz a comunicação entre os aplicativos e a

camada de transporte através de portas.◦ Vários protocolos operam nesta camada, os mais

conhecidos são FTP, DNS e HTTP.◦ Um pacote que chega para a porta 20, por

exemplo, será direcionado ao FTP e um que chega para a porta 80, irá para o HTTP.

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Arquitetura TCP/IP

TCP/IP - Camada de Transporte

• Qualidade de serviços de confiabilidade, controle de fluxo e correção de erros.

• Transmission Control Protocol (TCP), fornece formas excelentes e flexíveis de se desenvolver comunicações de rede confiáveis com baixa taxa de erros e bom fluxo, é um protocolo orientado para conexões. Ele mantém um diálogo entre a origem e o destino enquanto empacota informações da camada de aplicação em unidades chamadas segmentos.

TCP/IP - Camada de Transporte

• Orientado para conexões não significa que exista um circuito entre os computadores que se comunicam (o que poderia ser comutação de circuitos). Significa que segmentos da camada 4 trafegam entre dois hosts para confirmar que a conexão existe logicamente durante um certo período. Isso é conhecido como comutação de pacotes.

Camada de Transporte◦ É uma camada equivalente à camada de

transporte do Modelo OSI.◦ Pega os dados da camada de aplicação e

transforma em pacotes a serem enviados para a camada de Internet.

◦ Usa multiplexação (portas).◦ Nesta camada operam os protocolos TCP e UDP

(User Datagram Protocol).

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Arquitetura TCP/IP

Camada Inter-Redes (Internet)◦ Equivale à camada de Rede do Modelo OSI e é

100% compatível com ela.◦ Protocolos que operam nesta camada:

IP (Internet Protocol) ICMP (Internet Control Message Protocol) ARP (Address Resolution Protocol)

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Arquitetura TCP/IP

TCP/IP - Camada de Internetou Inter-rede

• Sua finalidade é enviar pacotes da origem de qualquer rede na internetwork e fazê-los chegar ao destino, independentemente do caminho e das redes que tomem para chegar lá.

• O protocolo específico que governa essa camada é chamado Internet protocol (IP). A determinação do melhor caminho e a comutação de pacotes acontecem nessa camada. Igual ao sistema postal (não sabe como a carta vai chegar ao seu destino).

Camada Inter-Redes (Internet)◦ O pacote recebido da camada de Transporte é

transformado em datagramas.◦ Os datagramas são enviados para a camada de

Interface com a Rede, onde são transmitidos pelo cabeamento da rede como quadros.

◦ É responsável pelo roteamento, adicionando informações sobre o caminho ao datagrama.

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Arquitetura TCP/IP

Camada de Interface com a Rede◦ Esta camada é equivalente às camadas 1 e 2 do

Modelo OSI.◦ Envia o datagrama recebido pela camada de

Internet em forma de um quadro através da rede.◦ Os dados são enviados pelo cabo como 0s e 1s,

ou seja, dados binários.◦ MAC (Media Access Control) e LLC (Logic Link Control).

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Arquitetura TCP/IP

TCP/IP - Camada de acesso à rede

• O significado do nome dessa camada é muito amplo e um pouco confuso.

• É também chamada de camada host-rede. É a camada que se relaciona a tudo aquilo que um pacote IP necessita para realmente estabelecer um link físico e depois estabelecer outro link físico. Isso inclui detalhes de tecnologia de LAN e WAN e todos os detalhes nas camadas física e de enlace do OSI.

Resumo:

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Arquitetura TCP/IP

Gráfico do Protocolo: TCP/IP

Acesso a Rede

Internet

Transporte

FTP HTTP SMTP

TCP

IP (ICMP, ARP, RARP)

Internet Sua rede local Outras redes (LANs e WANs)

Aplicação

Acesso a Rede

Internet

Transporte

FTP HTTP SMTP

TCP

IP (ICMP, ARP, RARP)

Internet Sua rede local Outras redes (LANs e WANs)

Aplicação

Acesso a Rede

Internet

Transporte

FTP HTTP SMTP

TCP

IP (ICMP, ARP, RARP)

Internet Sua rede local Outras redes (LANs e WANs)

Aplicação

Semelhanças – TCP/IP e OSI

• Ambos têm camadas • Ambos têm camadas de aplicação,

embora incluam serviços muito diferentes

• Ambos têm camadas de transporte e de rede comparáveis

• A tecnologia de comutação de pacotes (e não comutação de circuitos) é presumida por ambos

• Os profissionais de rede precisam conhecer ambos

Diferenças – TCP/IP e OSIO TCP/IP combina os aspectos das camadas

de apresentação e de sessão dentro da sua camada de aplicação

• O TCP/IP combina as camadas física e de enlace do OSI em uma camada

• O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas

• Os protocolos TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet se desenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha credibilidade apenas por causa dos seus protocolos. Ao contrário, geralmente as redes não são desenvolvidas de acordo com o protocolo OSI, embora o modelo OSI seja usado como um guia.

Endereçamento IP

Endereçamento IP A implementação da característica do endereço lógico universal foi possível a partir da associação de endereços lógicos para as interfaces dos hosts e roteadores

Número de 32 bitsBits 31 30 29 ... ...2 1 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1

Representado em notação decimal pontuada0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1

72 133 240 21

72.133.240.21

Classes de endereçamento IP

O protocolo IP define cinco classes de endereçamento.

A diferença entre as classes está relacionada aos primeiros bits da palavra que define o endereço.

As máquinas conectadas à INTERNET vão possuir endereços correspondentes a uma das três primeiras classes de endereçamento (Classes A, B ou C).

Classe A Esta classe, identificada pelo primeiro bit

(colocado a 0), possui um campo NETID composto de 7 bits (se desconsideramos o bit colocado a 0). ◦ Isto significa que podem existir, no máximo,

128 redes de classe A, sendo que cada rede pode endereçar até 2 24 ou 16.777.214 ``hosts''.

Esta classe é adotada para redes compostas de grandes quantidades de estações.

Classe B Os dois primeiros bits dos endereços da

classe B são ``1'' e ``0'', respectivamente. Neste formato de endereços, o NetID é

composto de 14 bits (16.384 redes de classe B) e o HostID é composto de 16 bits (65.534 estações/rede). Esta classe é reservada para redes consideradas de porte médio.

Classe C Os endereços de classe C são caracterizados

pela fixação dos três primeiros bits a ``1'', ``1'' e ``0'', respectivamente.

O campo NetID é composto de 21 bits (2.097.152 de redes classe C) enquanto o host ID é composto de apenas 8 bits, o que define um número máximo de 254 estações na rede.

É a classe orientada para as redes consideradas pequenas.

Quadro ResumoClasses IP

Classe Endereços Privados Máscara Redes Máquinas

A 1.0.0.0 a 127.0.0.0

10.0.0.0 a 10.255.255.255 255.0.0.0 1 16 milhões

B 128.0.0.0 a 191.255.0.0

172.16.0.0 a 172.31.255.255 255.255.0.0 16.320 65.024

C 192.0.0.0 a 233.255.255.0

192.168.0.0 a 192.168.255.0 255.255.255.0 2 milhões 254

D234.0.0.0 a

239.255.255.255

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E240.0.0.0 a

255.255.255.254

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