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Cap. 1 - Introduo - 1TRC 1 NA

PROTOCOLOS DE REDES


Programa da Disciplina

INTRODUO

APLICAES

INTERCONEXODE

REDES

COMUNICAODE DADOSEM REDE

1.1.Conceito e Exemplos de Rede de Computadores1.2.Estrutura de Uma Rede Seus Principais Componentes1.3.Comunicao na Rede: Funes, mensagens e protocolos1.4.Organizando Tudo: o OSI e o TCP/IP

2.1.Introduo: Modelo Cliente/Servidor2.2 Nomes de Host e o DNS e o DHCP2.3.Correio Eletrnico2.4.Transferncia de Arquivos2.5.A WEB e o HTTP

3.1.Endereamento IPv43.2.Os Protocolos IPv4 e o ICMP3.3.Roteamento Bsico3.4.Os Protocolos TCP e UDP

4.1.Classificao das Redes4.1.Redes Locais (LAN): Conceitos e Ethernet 4.2.Redes de Longa Distncia (WAN): Meios Fsicos e Problemas, Multiplexao e Modulao, RS-232 e Modems, PPP e Frame Relay

FUNDAMENTOS EM COMUNICAO

DE DADOS

2.1.Transmisso Digital e Qualidade de Servio2.2.Topologias Fsicas de Rede2.3.Tcnicas de Comutao2.4.Princpios de Comunicao Digital


Captulo 1:INTRODUO


1.1Conceito e Exemplos deRedes de Computadores


Redes de Computadores

Rede deComunicao de Dados

Conjuntos de computadores interligados atravs de redes de comunicao de dados.


Exemplo de Rede (1) (Desenho Lgico)


Classificao das Redes

Redes Locais (LANs Local Area Networks)

Redes Metropolitanas (MANs Metropolitan Area Networks)

Redes de Longa Distncia (WANs Wide Area Networks)

Redes Pessoais (PANs Personal Area Networks)

Redes no Corpo Humano (BANs Body Area Networks)


LAN: Ex. 1: LAN Party


LAN: Ex. 2: Data Center 1


LAN: Ex. 3: Data Center 2


Wireless LANs


PANs: Exemplos


formada por um conjunto de dispositivos sensores sem fio distribudos de forma densa capazes de organizar a rede automaticamente e obter informaes do ambiente.

Rede de Sensores Sem Fio


Redes de Sensores: Monitorao


Redes de Sensores: Domtica

Sensor de Nvel de gua

Sensor de Aviso

Sensor de Abertura/Fechamento

Roteador de Banda LargaSensor de Energia

Sensor de Movimento

Sensor de Aviso

Sensor de Controle de gua

Sensor de Porta de Garagem

Repetidor


BANs: Exemplos (1)

Computao Vestida Monitorao


Rede Metropolitana de Alta Velocidade de Porto Alegre


MAN: Exemplo


REMAV SP: Rede Metropolitana de Alta Velocidade de So Paulo

Projeto INTERNET 2

Telefnica Anglica

Telefnica Perdizes

FAPESP

LARC

EPM

INCOR NET

CCE

PUC

EPUSP


MAN: Anis de Fibra tica


Transmisso para WAN

Microondas Fibra tica


RN

PB

PEALSE

MT

AMPA

MA

TO

BA

CE

PI

MS

MG

SP

ES

RJ

RS

PR

SC

AC

RO

RRAP

GO

DF

FLA_AD

SDR_CB

RCE_IR

BHE_FU

SPO_CO

SPO_IB

RJO_TP

VTA_SNJFA_RB

MNS_CE

BLM_GM

JPA_CT

NTL_PM

MCO_CT

BSA_GR

CPE_PL

CBA_GB

CTA_RBLDA_HG

CSL_CT

PAE_BVPAE_CT

GNA_UN

FNS_CQ

ULA_LI

Topologia da

Rede Multiservio

(ATM/FR)

WANs:


RNP: Rede Nacional de Pesquisa


WANs: A INTERNET


Cabos Submarinos e Rede Telegrfica em 1901


1.2Comunicao na Rede


A comunicao entre os equipamentos da rede feita hoje, na sua grande

maioria, atravs de mensagens, carregadas em um conjunto de um ou mais

pacotes.

Esses pacotes so unidades de informao, transmitidas normalmente de

maneira serial, bit a bit, pelas linhas ou canais de comunicao.

Essas mensagens vo comandar a execuo do mais diverso nmero de

funes e operaes na rede.

Essas mensagens precisam possuir formatos bem definidos para que os

programas de comunicao dos computadores e equipamentos de rede

interpretem exatamente o que significam e o que devem fazer.

OBSERVAES (1)


Alm disso, as operaes entre os equipamentos possuem sequncias

bem definidas, como por exemplo:

1. Enviar o pedido de conexo;

2. Esperar a resposta do pedido;

3. Recebeu a resposta afirmativa;

4. Enviar uma mensagem de dados;

5. Esperar a confirmao da chegada.

A definio do formato das mensagens, o significado de cada uma e a

seguncia de operaes correta e suas variaes denominado no

conjunto de PROTOCOLO DE COMUNICAO

OBSERVAES (2)


1.4Organizando Tudo


Numa rede misturamos todas as tecnologias existentes:

Par tranado;

Fibra tica;

Rdio;

Fazemos vrias coisas, at ao mesmo tempo:

Correio eletrnico,

Upload e download de arquivos,

Vdeo conferncia,

Etc...

COMO QUE CONTROLAMOS TUDO ISSO???

OBSERVAES (3)


1.4.1Sistema em Camadas


Um Modelo de Camadas para Comunicao:

Correio

Voc escreve e imprime

Documento eEntrega para

Secretria

Secretria coloca num envelope.

Manda para setor de

expedio

Setor de Expedio coloca num

malote.

Malote colocado numa VAN

Vai para o postode correio

Malote tirado Da VAN

Malote colocado

num caminho

Setor de Triagem verifica destino e manda para o

prximo posto

Vai para a cidade destino

Malote tirado Do caminho

Malote entregue a um carteiro

Setor de Triagem verifica destino e manda para o destino

Carteiro vai at o destino

Funcionrio abre o envelope e l o

documento.

Secretria pega envelope e

coloca na mesa do funcionrio

Setor de Expedio abre malote e entrega correspondncia

Malote entregue no destino


Um Modelo de Camadas para Comunicao:

Protocolos!!!

Voc escreve e imprime

Documento eEntrega para

Secretria

Secretria coloca num envelope.

Manda para setor de

expedio

Setor de Expedio coloca num

malote.

Malote colocado numa VAN

Vai para o postode correio

Malote tirado Da VAN

Malote colocado

num caminho

Setor de Triagem verifica destino e manda para o

prximo posto

Vai para a cidade destino

Malote tirado Do caminho

Malote entregue a um carteiro

Setor de Triagem verifica destino e manda para o destino

Carteiro vai at o destino

Funcionrio abre o envelope e l o

documento.

Secretria pega envelope e

coloca na mesa do funcionrio

Setor de Expedio abre malote e entrega correspondncia

Malote entregue no destino

Troca de documentos, conversa entre pessoas sobre vrios assuntos

Secretrias controlam entre si envio de documentos, re-envios, etc

Sistema de encaminhamento e triagem, identificao de correspondncia,

roteamento e controle de rotas


PROPRIEDADES DO MODELO

Todos os nveis so mutuamente independentes;

Apesar de usarem as funes de nveis inferiores, nolhes importam como so implementados;

As partes envolvidas entram em acordoantecipadamente a respeito de detalhes (regras) da

conversa em cada nvel: Protocolo deComunicao


FUNES DE REDE

Montar e interpretar comandos e respostas de sistemas e aplicaes Programas de aplicaes: correio

eletrnico, videoconferncia, etc.

Codificar comandos e respostas em bits e bytes

Tcnicas de codificao

Resolver Problemas de Diferenas de Velocidade de Processamento

Armazenamento e Controle de Fluxo

Acomodar Diferenas de Tamanho de Mensagens

Empacotamento e Desempacotamento

Mensagens p/ Destino Correto Evitando Linhas/ns Defeituosos

Endereamento e Roteamento

Transportar Mensagens Individuais Controle de Enlace

Colocar os Bits no meio fsico Modems

Manter Caminho Fsico Linhas de Comunicao de Dados (fio par tranado, rdio, fibra tica)

Funes Exemplos de Tcnicas


APLICAO

GERENCIAMENTO DE DILOGO

ENDEREAMENTO/ ROTEAMENTO

ENLACE

MODEMS

COMUNICAO LOCALPORTADORAS

1 2

1PC 2

WORKSTATION

INTERAO AOS PARES (I)


CD

CR

CL

APL

Seqncia de Bits

CD

CR

CL

APL

Seqncia de BitsLinha

Controle de Linha

Endereamento/Roteamento

Gerenciamento de Dilogo

Aplicao

INTERAO AOS PARES

Uso do Cabealho


1 2

1 2

PC ROTEADOR ROTEADOR WORKSTATION

INTERAO AOS PARES (III)


1.4.2Arquiteturas para Redes de Computadores


ARQUITETURA X IMPLEMENTAO

ARQUITETURA

IMPLEMENTAO

Definio das funes que uma rede de computadores e seus componentes devem executar.

Distribuio dessas funes atravs dos elementos de hardware e software da rede.

ARQUITETURA DE SISTEMA DE COMUNICAO

Conjunto de funes que interagem aos pares atravs de um conjunto de acordos chamado PROTOCOLO.

Portanto encontramos:

ARQUITETURAS DE REDES especificadas em termos de PROTOCOLOS DE COMUNICAOentre PARES IGUAIS DE NVEIS.

Elementos de um Protocolo

1. Sintaxe (formato)

2. Semntica (significado)

3. Sequncias (mecanismos)


ARQUITETURA TCP/IP

CAMADAS

APLICAO(WWW, E-mail,etc)

TCP

IP

Interface Fsica 1(Transmisso)

APLICAO(WWW, E-mail, etc)

TCP

IPIP IP

MEIO FSICO 1 MEIO FSICO 3MEIO FSICO 2

PC ROTEADOR ROTEADOR WORKSTATION

Controle do Enlace 1

Interf.Fsica 1

Contr.Enlace 1

Interf.Fsica 2

Contr.Enlace 2

Interf.Fsica 2

Contr.Enlace 2

Interf.Fsica 3

Contr.Enlace 3

Interface Fsica 3(Transmisso)

Controle do Enlace 3


EXEMPLOS DE ARQUITETURAS

So exemplos de arquiteturas:

TCP/IP: Transmission Control Protocol / Internet Protocol ( DoD )

SNA: Systems Network Architecture ( IBM )

IPX/SPX: Novell Architecture

OSI: Open Systems Interconnections ( ISO )


rgos de Padronizao em Redes e Telecomunicaes

ISO - International Standards Organization (Suia) ITU - International Telecommunication Union ( Ex CCITT) (Suia) EIA - Eletronic Industries Association (USA) IEEE - Institute of Eletrical and Eletronics Engineers (USA)

Administrao e padronizao na Internet IAB - The Internet Architecture Board IRTF - The Internet Reserach Task Force IETF - The Internet Engineering Task Force IANA - The Internet Assigned Numbers Authority InterNIC - The Internet Network Information Center CERT/CC - Computer Emergency Response Team - Coordinate Center


1.4.4O Modelo OSI:

Viso Geral das Camadas


ARQUITETURA OSI

O modelo de referncia composto por sete camadas

mdia fsica para o OSI

Aplicao

Apresentao

Sesso

Transporte

Rede

Enlace

Fsica

CAMADASISTEMA ABERTO

SISTEMA ABERTO RETRANSMISSOR

SISTEMA ABERTO


CAMADA FSICA

Transmisso transparente de seqncias de bits pelo meio fsico;

Contm padres mecnicos, funcionais, eltricos e procedimentos para acesso a esse meio fsico;

Mantm a conexo fsica entre sistemas;Vrios tipos de conexo:

Ponto-a-ponto ou multiponto

Full ou half duplex

Serial ou paralela


CAMADA DE ENLACE

Esconde caractersticas fsicas do meio de transmisso;

Prov meio de transmisso confivel entre dois sistemas adjacentes;

Funes mais comuns: Delimitao de quadro Deteco de erros Seqencializao Controle de fluxo


CAMADA DE REDE

Prov canal de comunicao independente do meio e dos meios;

Efetua operaes de chaveamento;

Funes caractersticas: Acesso sub-rede

Operao da rede

Interconexo de redes e de sub-redes

Endereamento lgico

Roteamento


Controla a comunicao fim-a-fim. Prov confiabilidade para as aplicaes;

Transferncia de dados transparente, independente de sub-redes; Significado fim-a-fim, independente de topologias de redes; Controle de qualidade de servio de rede global:

classes de servios:0 - Simples1 - Recuperao de erros bsicos2 - Multiplexao3 - Recuperao de erro e multiplexao4 - Deteco, recuperao de erros e multiplexao

CAMADA DE TRANSPORTE


CAMADA DE SESSO

Prov sincronismo de dilogo:Recepo x transmisso

Recupera conexes de transporte sem perder conexes de sesso;

Possui mecanismos de verificao (sincronizao);

No efetua multiplexao da camada de transporte;

Utiliza mesma conexo de transporte para vrias conexes de sesso no simultneas;


CAMADA DE APRESENTAO

Transparncia de representao de dados: sintaxes

Sintaxes: Do transmissor

Do receptor

De transferncia

Contexto de apresentao:Sintaxe abstrata + sintaxe de transferncia


CAMADA DE APLICAO

Funes especficas de utilizao dos sistemas;

Categoria de processos de aplicao Correio eletrnico Transferncia de arquivos Servio de diretrio Processamento de transaes Terminal virtual Acesso a bancos de dados Gerncia de rede

Formato de dadosEDI/EDIFACT: electronic data interchange for administration, commerce, and trading

ODA/ODIF: open document architecture/interchange format

CGM/CGMIF: computer graphics metafile/interchange format

HTML: Hipertext Markup Language

XML: Extended Markup Language

MPEG: Moving Picture Especification Group


1.4.3Arquitetura TCP/IP


Arquitetura TCP/IP

Aplicaes

Fsica

Transporte

Rede

FSICA

ENLACE

REDE

TRANSPORTE

SESSO

APRESENTAO

APLICAO

Enlace

Aplicaes

Transporte

IP

Sub-rede


Arquitetura TCP/IP

SNMP FTP SMTP Telnet

Sub - Rede

IP, ICMP, ARP, RARPProtocolos de Roteamento

TCP , UDP

Legenda:ARP - Address Resolution Protocol FTP - File Transfer ProtocolIP - Internet Protocol ICMP - Internet Control Message ProtocolRARP - Reverse Address Resolution Protocol SNMP - Simple Network Management ProtocolSMTP - Simple Mail Transfer Protocol TCP - Transmission Control ProtocolUDP - User Datagram Protocol


Arquitetura TCP/IP

So definidas diversas aplicaes: Transferncia de Arquivos:

FTP (File Transfer Protocol). NFS (Network File System).

Correio Eletrnico: SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). POP3 (Post Office Protocol).

Terminais Virtuais: TELNET.

World Wide Web: HTTP (Hipertext Transport Protocol).

Gerenciamento de Redes: SNMP (Simple Network Management

Protocol).

Aplicaes

Acesso Sub-Rede

Transporte

Rede


Arquitetura TCP/IP

TCP (Transmission Control Protocol): comunicao fim-a-fim confivel.

orientado conexo. implementa mecanismos de controle de

erro e fluxo.

UDP (User Datagram Protocol): comunicao fim-a-fim simples.

no-orientado conexo. no implementa mecanismos de controle

de erro e de fluxo. a aplicao responsvel por suportar

mecanismos de confiabilidade.

Aplicaes

Acesso Sub-Rede

Transporte

Rede


Arquitetura TCP/IP

IP (Internet Protocol): comunicao fim-a-fim simples. no-orientado conexo.

ICMP(Internet Control Message Protocol) notificao de no-entrega de pacotes. teste de comunicao (e.g., eco). regulao de fluxo (source quench).

Protocolos de Traduo de Endereos: ARP (Address Resolution Protocol) RARP (Reverse ARP).

Protocolos de Roteamento: RIP (Routing Information Protocol). OSPF (Open Shorthest Path First).

Aplicaes

Acesso Sub-Rede

Transporte

Rede


Arquitetura TCP/IP

Os protocolos da Arquitetura TCP/IP podem ser empregados sobre diversas tecnologias de redes.

Como exemplos, podem-se citar: Ethernet. Frame Relay PPP ADSL etc

Aplicaes

Acesso Sub-Rede

Transporte

Rede


Arquitetura TCP/IP

Estao A

Estao B

Exemplo de Comunicao em uma Rede TCP/IP

Estao C Estao D


Protocolo FTP

Ethernet

ClienteFTP

IP

driverEthernet

Protocolo TCPTCP

Protocolo IP

ServidorFTP

Protocolo LLC/ Ethernet

Aplicao

Transporte

Rede

Acesso rede

Arquitetura TCP/IP

TCP

IP

driverEthernet

Estao A Estao D


Arquitetura TCP/IP Dados deUsurio

Cabealhode aplic.

Dados deUsurio

CabealhoTCP Dados de Aplicao

segmento TCP

CabealhoTCP

CabealhoIP Dados de Aplicao

datagrama IP

cabealhoTCP

cabealhoIP dados de aplicao

TrailerEthernet

CabealhoEthernet

14 20 20 4quadro Ethernet

ClienteFTP

IP

driverEthernet

TCP

Aplicao

Transporte

Rede

Acesso rede

Estao A


Arquitetura TCP/IP

U

FU

TA

T IA

T IAE E

FTP

IP

Eth

TCP

U

FU

TA

T IA

T IAE E

FTP

IP

Eth

TCP

Estao A Estao D


Identifique a Camada

Funo ou Problema Camada Responsvel

Tecnologia para derivao multiponto de uma fibra tica.

Manter condies de desempenho de rede, tais como tempo de resposta e vazo.

Permitir acesso de vrias aplicaes simultneas rede.

Efetuar transformaes de estrutura de armazenamento de tipos de matrizes de dados.

Fazer criptografia dos dados em tempo real, ou seja, no momento da transmisso.

Identificao de mensagem (quadro) de dados com tamanho incorreto, geralmente maior que o permitido.

Recuperar-se de uma perda de comunicao.


Exerccio: monte a representao de camadas e as interconexes dos equipamentos da rede abaixo

PC ROTEADORROTEADOR WORKSTATIONS

So Paulo

Rio de Janeiro

PC ROTEADOR

Braslia

ROTEADOR

ROTEADOR

ROTEADOR

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