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TCP-IP
J.Netto
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Apresentação
Conceituação básica Princípio de funcionamento Protocolos de rede e transporte Aplicações e Diagnósticos
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Necessidades de uso de redes
Compartilhamento de recursos e informações
Disco
SupervisórioUsuário
Impressora
Rede
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Conceito INTERNET
Independência tecnológica de rede e de sistema operacional
Interconexão universal Confirmação ponto-a-ponto
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Internet
G
G
G
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Súmula
Introdução Protocolo IP
Enderecamento IP ARP ICMP
TCP UDP
Sub-redes Domínios Modelo Cliente
Servidor Protocolo de Aplicação Diagnóstico
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Introdução
Protocolo: Conjunto de regras que determinam como o hardware e o software de uma rede devem interagir para transmitir e receber informacões.
Utilização de um conjunto de protocolos cooperantes
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Introdução
Porque uma família de protocolos? Falha de hardware Congestionamento de rede Atraso e/ou perda de pacotes Erros de transmissão Duplicacão de dados e/ou erros de
sequenciamento
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Introdução
TCP-IP Padrão de facto Início do desenvolvimento pelo
DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency)
Protocolo da INTERNET (milhares de computadores conectados)
Protocolos abertos (RFCs)
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Organização em camadas
ISO/OSI
S/A/Aplic.
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Aplicações
Interface de redeIntra rede
TCP
IP
Internet
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Família de protocolos TCP/IP
ARP , Device drivers
IP ICMP
TCP UDP
rlogin,ftp,... NFS,DNS,.. tracertarp
rede
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Família TCP/IP
Device drivers: Acesso ao hardware de rede
ARP: Address Resolution Protocol IP: Internet Protocol ICMP: Internet Control Message
Protocol TCP: Transmission Control Protocol UDP: User Datagram Protocol
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Encapsulamento de dados
Quebra em pacotes Tráfego de sequência de bits
H1
H2
H3
H4
H1
H2
H3
H4
Dados
Dados
Dados
Dados Dados
Dados
Dados
Dados
Hx - Cabeçalho (Header) - ControleDados - Não tratado pelo nível x
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Exemplo: TCP-IP sobre ethernet
Preâmbulo dstadrsrcadr tipo dados (ex. tcp/ip) crc
Tipo: Serve para identificar qual o protocolo que esta dentro do pacote
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Pacotes auto identificados
Pacote chega
Demultiplexa (tipo)
IPIP ARPARP Outro ProtocoloOutro Protocolo
ICMP TCP UDP
Telnet FTP SMTP (mail)
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Protocolo IP - Internet Protocol
Se encarrega da “entrega” das mensagens na rede
Serviço não orientado a conexão (não estabelece circuito virtual)
Não oferece garantia que o datagrama chega ao destino
Entrega as mensagens baseado em um endereço único para cada máquina = endereço IP
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Endereçamento IP
O nível IP gerencia os pacotes de bits de acordo com o endereço IP do destinatário
Pacotes trafegam dentro de uma mesma
rede trafegam de uma rede local à outra
(routing)
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Endereço IP
Contém a indicação da rede e da máquina (host) dentro da rede
Cada computador possui um único número de 32 bits = endereço INTERNET Endereço dividido em 4 campos de 8 bits Cada campo é representado por um número entre 0 e
255, e são separados por um ponto exemplo: 143.54.12.12 (w.x.y.z)
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Classes de Endereços
Divididos em três classes: A, B e C Classe A: redes com grande número de
máquinas 7 bits para netid e 24 bits para
hostid( mais de 65536 máquinas)
w na faixa de 0 a 126
0 netid hostid0 7 8 16 24 31
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Classe B: redes com médio número de máquinas 14 bits para netid e 16 bits para
hostid( até 65534 máquinas)
w na faixa de 128 a 191
0 netid hostid0 16 24 311
8
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Classe C: redes com pequeno número de máquinas 21 bits para netid e 8 bits para
hostid(entre 1 e 254 máquinas)
w na faixa de 192 a 233
0 netid hostid0 16 24 311
81
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Endereçamento abrangente (broadcast) Endereço da rede: contém hostid
com todos os bits em zero (0) (não se refere aos hosts)
Endereço de broadcast (refere-se a todos os hosts): hostid com todos os bits em um (1) (limitado a uma rede física)
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Casos especiais
Hosts com duas conexões às redes(multi homed): dois endereços IP (ex. gateways)
Loopback: 127.0.0.1 Rede para teste e comunicação entre processos de uma mesma máquina (nunca aparece como endereço de fonte ou destino na rede)
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Casos especiais
Todos os bits em zero: O próprio host - usado apenas para startup e não aparece como endereço de destino
Todos os bits de netid em zero: Um host específico na rede onde trafega o pacote - usado para startup e não aparece como endereço de destino
Todos os bits de hostid em um (1): broadcast para a rede onde trafega o pacote
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Endereços IP - Resumo
Classe byte w netid hostid Número dehosts
A 1-126 w x.y.z 16777214
A 127 loopback
B 128-191 w.x y.z 65534
C 192-223 w.x.y 254
224-239 protocolos especiais (IGMP,...)
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Subredes
Divisões lógicas de uma rede Transparente para o mundo externo Roteamento baseado em pares
(rede,subrede) Máscara para determinar a subrede
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Subnets masks
Valores 32 bits que permite ao destinatário separar netid do hostid
Representado em notação decimal com pontos bits em 1 - netid bits em 0 - hostid máscaras defaults = as classes de
redes(255.0.0.0, 255.255.0.0, 255.255.255.0)
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Exemplo: 143.54.y.z rede ufrgs Subnetmask: 255.255.255.0 - 256
subredes, com 255 hotst cada 143.54.12.1 (castor)
143.54 - endereço de rede (classe B)
12 - endereço de subrede
1 - hostid
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Protocolo IP
Distribuição de pacotes para outros protocolos
Serviço não orientado a conexão (pacotes independentes)
best-effort responsabilidade do contúdo é
garantido pelos protocolos de alto nível
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Protocolo IP - Parâmetros MTU - Maximum Transfer Unit
Segmentação em subredes com MTUs diferentes
Otimizção: depende da rede TTL - Time to Live
Tempo que o datagrama pode ficar na rede
TTL=0 discarta o datagrama
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Datagrama IP
0 8 16 24 31
Ver IHL Serviço Tamanho total
Identificação Flags Offset frag.
TTL Proto Header Checksum
IP Origem
IP Destino
Opções Padding
Dados
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Datagrama IP
Tipo de Serviço
Precedência D T R
Delay
Throughput
Reliability
FlagsDF MF
More Fragments
Don’t Fragment
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Fragmentação
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Fragmentação e MTU
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Protocolo IP - Multiplexação Convenção para auto identificação
dos datagramas
Protocol Serviço0 IP - pseudo1 ICMP6 TCP17 UDP
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ARP (Address Resolution Protocol) Descobrir o endereço físico de uma
máquina na rede local, conheendo apenas o endereço IP.
Usa broadcast para perguntar o endereço físico do destinatário das mensagens
Encapsulado no frame do nível físico Utiliza uma cache para reduzir o número
de consultas
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RARP (Reverse Address Resolution Protocol) Descobrir o próprio endereço IP no boot
da máquina Também usa broadcast do nível físico Resposta de aceite do endereço no caso
de multiplos servidores
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Formato ARP /RARP e utilitário arp
Tipo Hardware Tipo de protocolo
HLEN PLEN Operação
Sender HA(octetos 0 à 3)
SENDER IP (0-1)Sender HA(4-5)
Sender IP(2-3) Target HA(0-1)
Target HA(2-5)
Target IP(0-3)
0 8 16 24 31
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ICMP - Internet Control Message Protocol Usado para detectar erros e testar
a conectividade Encapsulado em um datagrama IP PING usa ICMP echo request e
echo replay utilitário ping
ping -t -i 5 rubi.inf
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Encapsulamento ICMP
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Roteamento e Gateways
Gateway - Conhece as redes ligadas ã sua rede local
Cada host pode manter tabelas para destinatários específicos
Gateway mantém tabelas de roteamento
Default Gateway
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Default gateway
Se IP não pertence a rede local: Tabela local Default gateway
Utilitário route Em caso de falha, apenas tráfego
local
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Roteamento “distribuido”
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Tabela de roteamento
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Algoritmos de Roteamento (princípios) A rede é vista como um grafo
O problema é achar o menor caminho!
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Gateway - Protocolos
GGP - Gateway-to-Gateway protocol
EGP - External Gateway protocol (sistemas autônomos)
IGP - Internal Gateway Protocol (gateways do mesmo sistema) RIP - Routing Information Protocol
! Laços no processo de roteamento
Utilitários
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UDP - User Datagram Protocol Serviço de datagrama sem
conexão (como IP) Usado para troca de dados em
redes confiáveis Checagem dos dados no protocolo
de aplicação Usa ports para identificar o
destinatário
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Ports
Usado para identidicar a aplicação Macanismo para tornar-se independente
da numeração local dos processos O remetente deve conhecer o número
de porta do destinatário Existem ports pré-determinadas para os
serviços destinatários mais comuns Portas do remetente determinada pelo
SisOp
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TCP - Transmission Control Protocol Serviço orientado a conexão (pré-
estabelecimento da comunicação) Garante a entrega de pacotes
(Acknolegements - ACKs) Comunicação confiável
Assegura o sequenciamento Usa checksums
Protocolo de comunicação porta-a-porta
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Usado para aplicações cliente-servidor, serviços críticos,...
Faz a multiplexação de mensagens para as aplicações
Conexão (IP,port) <--> (IP,port)Permite multiplas sessões do
mesmo serviço
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TCP - Exemplo
FTP - port 21
castor 1456 caracol 21
castor 1684 caracol 21
caracol 21rubi 1684
castor 1456
castor 1684
rubi 1684TC
P
CaracolCastor
Rubi
...
...
...
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TCP - Visão de comunicação
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TCP - Confiabilidade
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TCP - timeout adaptativo
Verifica o tempo de resposta e ajusta o timeout
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TCP - Janela deslizante
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TCP - Estabelecimento de conexão
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TCP - Parâmetros MSS - Maximum segment Size Padronização de ports Controle de Congestionamento
Port Serviço15 netstat21 ftp23 telnet25 smtp (mail)
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TCP - Pacote
0 8 16 24 31
Porta Destino
Número de Sequência
Dados
Porta Origem
Número de Acknowledge
JanelaHLEN Cód
Checksum Urgente
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Cliente/Servidor
Modelo usado para construir aplicações
Servidor em número de porta conhecido Aceita requisições e executa
serviços Cliente tem número de porta variável
Envia requisições e espera resposta
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Aplicações
FTP - File transfer protocol Telnet Mail
SMTP - Simple mail transfer protocol
POP - Post Office Protocol NFS - Network File System
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Interface Aplic.-Transporte API Socket
Provê as funções de inicialização do nível de transporte, gerência de portas e primitivas de transmissão/recepção de dados.
A associação protocolo/porta é chamada de socket (encaixe, toamda, ponto de conexão)
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socket()Cria um socket
bind()Atribui nome
listen()Aguarda conexões
Espera pelosClientes
accept()Ao aceitar a conexão um novo
socket deve ser criado e o original aguarda novas conexões
send()/recv()
close()Encerra a conexão
socket()Cria um socket
connect()Conecta ao servidor
send()/recv()
close()Encerra a conexão
Orientado a conexão (TCP/streams)
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Sem conexão (datagrama/UDP)
socket()Cria um socket
bind()Atribui nome
Espera pelosClientes
sendto()/recvfrom()
close()Encerra a conexão
socket()Cria um socket
sendto()/recvfrom()
close()Encerra a conexão
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Administração
Obter endereços IP Registrar domínio Criar subredes Manter tabelas de configuração Diagnosticar e resolver problemas
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Diagnóstico - utilitários
ping arp ifconfig netstat tracert tcpdump etherload
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Vocabulário
Resumo dos termos TCP IP Winsock Subnet mask MTU MSS, ...
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Onde obter mais informação Livros
Comer, Internetworking with TCP/IP Soares, Redes de Computadores Ethernet, internet, slip, manuais
RFCs spot. colorado.edu sunic.sunet.se
Servidores WEB (Lycos, etc...)