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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO AMAZONAS CAMPUS MANAUS DISTRITO INDUSTRIAL. 1. Componente curricular: Rede de Computadores 2. Carga Horária: 48 h 3. Ementa: Conhecer as arquiteturas básicas de redes. Topologias: Estrela, Anel e Barra e as Extensões: LAN, MAN e WAN. Entender os conceitos de Virtual LAN - VLAN. Conhecer a notação de endereço IP e saber as classes e subclasses de endereços A, B e C bem como as mascaras de endereçamento e o endereço físico MAC. Compreender o conceito de protocolos: TCP/IP e ARP. Padrão de rede IEEE 802.3 e o modelo de arquitetura de rede ISO 8802/3. Aprender o uso de calculadora de endereço IP, simulador de rede e analisador de protocolo de rede (wireshark). 4. Competências e habilidades: Conhecer as topologias: Estrela, Anel e Barra e suas aplicações; Conhecer as extensões de rede: LAN, MAN e WAN e VLAN sua aplicações. Conhecer as formas de endereçamento de rede: o endereço MAC e o endereço IP. Saber o que é mascara de rede e seu emprego e o endereço de subrede. Conhecer o uso das classes de endereçamento A, B e C e o que é uma subclasse. Compreender o conceito de protocolos: TCP/IP e ARP. Compreender o Padrão de rede IEEE 802.3 e o modelo de arquitetura de rede ISO 8802/3. Saber usar a calculadora de endereço IP - Network Calculator, IP Subnet Calculator. Saber usar o analisador de protocolo de rede (wireshark). Saber usar programa de simulação de rede - NetSimk. 5. Metodologia: Aulas teóricas com apresentação de conteúdo baseado na literatura; Aulas práticas com apresentação e reconhecimento dos equipamentos de rede; Discussão sobre o mercado fabricantes e fornecedores de equipamentos e acessórios de rede. Laboratório com uso de calculadora IP e programa simulador de rede. 6. Avaliação: A avaliação se dará paralelamente a realização das aulas e terá como parâmetros de mensuração a participação dos alunos nas atividades, o interesse e a evolução no aprendizado dos componentes, bem como o desempenho das atividades propostas teóricas e praticas. 7. Bibliografia: Kurose, James F. e Ross, Keith W. Redes de Computadores e a Internet. Ed. Pearson.3a edição, 2006. Bibliografia Complementar: SAMPAIO, Ricardo B. Redes de Computadores – B1. Apostila IFAM/CMDI, 2013. SAMPAIO, Ricardo B. Práticas de Laboratório para Redes de Computadores – B1. Apostila IFAM/CMDI, 2013. ii SUMÁRIO_______________________________________________________________ CONHECENDO AS REDES DE COMPUTADORES ............................................................... 1 Introdução ............................................................................................................................. 1 Evolução no processamento ................................................................................................. 1 Funções das Redes ................................................................................................................. 2 Parâmetros de Comparação .................................................................................................. 2 Configuração das Redes de Comunicação ................................................................................. 4 Distribuição Geográfica das Redes - Extensão ....................................................................... 5 Rede Local (LAN – Local Area Network) ........................................................................... 5 Rede Metropolitana (MAN - Metropolitan Area Network) ................................................... 2 Redes de Longa Distância ou Redes Geograficamente Distribuídas (WAN - Wide Area Network) ........................................................................................................................ 3 Redes Confinadas ............................................................................................................ 5 Redes Intercontinentais .................................................................................................... 5 Arquitetura de interconexão dos nós - Topologias .................................................................. 5 Os Canais em Modo Ponto-a-Ponto ................................................................................... 6 Os Canais em Modo Difusão ............................................................................................ 6 Subsistema de Comunicação ............................................................................................ 7 Sentido de Transmissão ................................................................................................... 7 Transmissão em Banda Base e Banda Larga ....................................................................... 8 Topologia em Estrela ..................................................................................................... 10 Topologia em Anel ........................................................................................................ 11 Topologia em Barra ....................................................................................................... 14 Endereço IP ......................................................................................................................... 16 Notação ........................................................................................................................... 16 Resolver ....................................................................................................................... 17 Classes de endereços ......................................................................................................... 17 Banco de dados ................................................................................................................ 19 Classes especiais ............................................................................................................... 19 Localhost ..................................................................................................................... 19 Redes privadas .............................................................................................................. 20 Atribuição de endereço IP .................................................................................................. 20 Métodos ....................................................................................................................... 20 Usos de endereçamento dinâmico ................................................................................... 20 Autoconfiguração de endereço ........................................................................................ 20 Usos do endereçamento estático ...................................................................................... 21 Endereços Públicos ........................................................................................................... 21 Modificações para o endereçamento IP ............................................................................... 21 Bloqueio de IP e firewalls .............................................................................................. 21 Dica ................................................................................................................................ 21 Máscaras e Subnetting ....................................................................................................... 22 Subnetting .................................................................................................................... 22 Anexo A - Exercícios ............................................................................................................ 25 Figura 1 – Processamento década de 50 .................................................................................... 1 Figura 2 – Processamento década de 60 ....................................................................................1 Figura 3 – Processamento década de 70 .................................................................................... 1 Figura 4 – Processamento após a década de 80 (redes locais) ...................................................... 1 Figura 5 – Relações Possibilitadas. Troca Eletrônica de Informação ............................................ 4 Figura 6 –Aplicações Possíveis. ............................................................................................... 4 Figura 7 – Topologia de redes: física ........................................................................................ 5 iii Figura 8 – Rede Local - LAN .................................................................................................. 5 Figura 9 – Rede MAN, uma sistema de TV a cabo ..................................................................... 2 Figura 10 – Rede MAN, distribuição em uma cidade .................................................................. 2 Figura 11 – Rede Estadual de Ensino e Pesquisa - REPAM......................................................... 3 Figura 12 – Rede Nacional de Ensino e Pesquisa - RNP ............................................................. 4 Figura 13 – Conexões Internacionais de Redes .......................................................................... 5 Figura 14 – Canais em modo ponto a ponto ............................................................................... 6 Figura 15 – Canais em modo Difusão ....................................................................................... 6 Figura 16 – Taxonomia da arquitetura de subsistema de comunicação .......................................... 7 Figura 17 – Sentido de transmissão Simplex .............................................................................. 8 Figura 18 – Sentido de transmissão Hal-Duplex ......................................................................... 8 Figura 19 – Sentido de transmissão Duplex ............................................................................... 8 Figura 20 – Banda Base .......................................................................................................... 8 Figura 21 – Banda Larga ......................................................................................................... 9 Figura 22 – Exemplo de um ambiente em banda base e outro ambiente em banda larga ................. 9 Figura 23 – Topologia Estrela ................................................................................................ 10 Figura 24 – Expansão da Topologia Estrela ............................................................................. 10 Figura 25 – Topologia Estrela (Pseud. Estrela) com Concentrador (HUB) .................................. 11 Figura 26 – Topologia Estrela em Rede Óptica ........................................................................ 11 Figura 27 – Topologia Anel ................................................................................................... 12 Figura 28 – Topologia Anel com Repetidores .......................................................................... 12 Figura 29 – Detalhes de um elemento Repetidor em Topologia Anel ......................................... 13 Figura 30 – Topologia Anel com Concentrador (HUB) ............................................................. 13 Figura 31 - Anel simples de concentradores passivos e Duplo anel de concentradores ativos ........ 13 Figura 32 – Topologia Barra .................................................................................................. 14 Figura 33 – Topologia Barra – Conexão com Transceptor......................................................... 14 Figura 34 – Topologia Barra Lógica ....................................................................................... 15 Figura 35 – Interconexão de HUBs numa rede em barra ........................................................... 15 Figura 51 - Exemplos de uso do endereço IP ........................................................................... 16 Figura 52 – Classe de Endereço IP ......................................................................................... 17 file:///C:/RicardoBrandãoSampaio/PRONATEC/D3_Rede_de_Computadores/Pronatec_2013_Rede_de_Computadores-48h.doc%23_Toc357005020 1 CONHECENDO AS REDES DE COMPUTADORES Introdução Evolução no processamento Iniciada durante a década de 50, com o surgimento dos primeiros sistemas de computadores. Baseada em grandes equipamentos para processamento e armazenamento de informações. Figura 1 – Processamento década de 50 Processamento em Lote 1950 (Batch). Terminais interativos (1960) – sistemas operacionais de tempo compartilhado. Problemas: o Baixo tempo de resposta e confiabilidade; o configuração do sistema não agrada usuário; o dependência de um gerenciamento centralizado. Figura 2 – Processamento década de 60 Tecnologia digital e microeletrônica o Mini e micro computadores pessoais com preço reduzido (1970); o descentralização; o individualização. Figura 3 – Processamento década de 70 Redes Locais o Compartilhamento de recursos; o distribuição e paralelismo; o correio eletrônico; o transferência de arquivos. Figura 4 – Processamento após a década de 80 (redes locais) 2 Funções das Redes Uma Rede de Computadores é conjunto de hardware e software que permite o estabelecimento de comunicação entre computadores individuais. Sendo formada por um conjunto de módulos processadores capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicação. O sistema de comunicação vai se constituir de um arranjo topológico interligando os vários módulos processadores através de enlaces físicos (meios de transmissão) e de um conjunto de regras com o fim de organizar a comunicação (protocolos). Todo este processo nos leva a uma necessidade crescente de conectividade, ou seja, da capacidade de se ligar e comunicar dentro deste mundo de equipamentos e redes heterogêneas, para isso: É necessário atender a padrões ou normas que permitam interconexão de equipamentos e desenvolvimento de novos produtos e tecnologias para transmissão e processamento (protocolos): Tendências o Integração de várias redes Construção de uma rede integrada universal, com interligação das diversas organizações, residências, serviços de distribuição, entretenimento, comércio, etc. o Altas velocidade “auto-estradas de informações”. o Acesso cada vez mais barato, simples e disseminado, “inclusão digital”. Dentre as principais funções das redes podemos citar: Compartilhamento de dispositivos periféricos o Impressoras; o CD-ROM,RW,DVD; o Scanners; o Fax/modem; o Unidades de fita (backup). Interagir com outros usuários o Gerenciar agenda de grupos; o Enviar e receber correio eletrônico; o Viabilizar reuniões eletrônicas (conferências,Chats) o Lazer, jogos em rede. Parâmetros de Comparação Para decidirmos na escolha de uma Rede é necessário analisarmos uma série de atributos que dizem ao custo, à confiabilidade, ao tempo de resposta, à velocidade, ao desempenho, à facilidade de desenvolvimento, à modularidade, à capacidade de reconfiguração, à complexidade lógica, à facilidade de uso, à disponibilidade, à facilidade de manutenção, à dispersão geográfica e a outros fatores “não técnicos” ou “quase técnicos”. 3 Custo O custo de uma rede é dividido entre o custo das estações de processamento, o custa das interfaces com o meio de comunicação e o custo do próprio meio de comunicação. Redes de pequeno e médio desempenho tem baixo custo, enquanto redes de alto desempenho tem custo elevado. Retardo de Transferência Antes de definir o que é retardo de transferência faz-se necessário discutiro que se entende por retardo de acesso e retardo de transferência. Retardo de Acesso é o intervalo de tempo que uma estação espera, a partir do momento em que uma mensagem está pronta para ser transmitida, até o momento em que ela consegue transmitir essa mensagem com sucesso. Retardo de Transmissão é o intervalo de tempo decorrido desde o início da transmissão de uma mensagem por uma estação de origem até o momento em que a mensagem chega à estação de destino. Agora, podemos definir o retardo de transferência como: Retardo de Transferência = Retardo de Acesso + Retardo de Transmissão Desempenho A escolha da arquitetura, incluindo a estrutura de conexão, o protocolo de comunicação e o meio de transmissão vão influenciar em muito no desempenho, velocidade e retardo de transferência de uma rede. Confiabilidade A confiabilidade pode ser avaliada em termos de tempo médio entre falhas (Médium Time Between Failures – MTBF), tolerância a falhas, degradação amena (gracefull degradation), tempo de configuração após falhas e tempo médio de reparo (Medium Time to Repair). Modularidade A modularidade pode ser caracterizada como o grau de alteração de desempenho e funcionalidade que um sistema (rede) pode sofrer sem mudar seu projeto original. Os três maiores benefícios de uma arquitetura modular são a facilidade para modificação, a facilidade para crescimento e a facilidade para o uso de um conjunto de componentes básicos. Compatibilidade A compatibilidade ou Interoperabilidade é capacidade que o sistema (rede) possui para si ligar a dispositivos de vários fabricantes, quer em critério de hardware ou de software. Não podemos nos esquecer de que o mundo está cada vez mais globalizado, o que exige a decidirmos sobre a escolha da rede analisando estes outros fatores não técnicos ou quase técnicos: 4 Aceleração no desenvolvimento tecnológico; Expansão acentuada das redes de comunicação; Abertura de mercado em vários setores, incluindo Telecomunicações, Transporte e Comércio; Internacionalização dos mercados; Associações, Alianças, Joint-Ventures1, Fusões, Programas Cooperativos entre empresas; Ambiente de Competitividade. Figura 5 – Relações Possibilitadas. Troca Eletrônica de Informação Figura 6 –Aplicações Possíveis. Configuração das Redes de Comunicação Uma rede é composta por terminais, computadores e nós 2 que são interligados entre si fisicamente por vias de comunicação que se denominam enlaces físicos. Para que exista comunicação entre dois elementos da rede é necessário, mas não suficiente, a existência do enlace “físico”, assim como ambas conheçam uma linguagem comum, protocolo, que sejam apresentadas, etc. O conjunto de nós de comunicação interligados por enlace lógicos denomina-se sub-rede. Os computadores são usuários da rede. A maneira como os enlaces lógicos interligam os nós permite a classificação da rede segundo dois critérios; quanto ao comprimento dos enlaces, extensão e quanto à topologia de interligação. 1 Joint venture: empreendimento conjunto. Empreendimento com fins lucrativos de que participam duas ou mais pessoas. Difere de sociedade comercial (partnership) porque se relaciona a um único projeto, após cujo término dissolve-se automaticamente a associação. 2 Nós ou nodos, são elementos de chaveamento da rede. 5 Extensão - Refere-se à diferença nas dimensões das redes. • LAN – Local Area Network • WAN – Wide Area Network • MAN – Metropolitan Area Network • PAN • VAN • CAN Topologia - Refere-se à forma como estão organizados os nós de comunicações. Figura 7 – Topologia de redes: física Distribuição Geográfica das Redes - Extensão Rede Local (LAN – Local Area Network) A Rede Local (LAN) pode ser caracterizada como sendo uma rede que permite a interconexão de equipamentos de comunicação de dados numa “pequena região”, limitando-se normalmente, a interconexões de computadores localizados em uma mesma sala, em um prédio ou em um campos, em geral cobrem distâncias entre 100m e 25 Km. Figura 8 – Rede Local - LAN As redes locais são geralmente utilizadas em redes particulares de uma única organização, normalmente aos grupos de PCs que executam suas tarefas interligadas aos servidores. Uma LAN é basicamente constituída servidores, estações de trabalho (Workstation) PCs e recursos de comunicação. 2 As principais características das LANs são: Meios que permitem altas taxas de transmissão (hoje 1 Gbps); Baixa taxas de erros (1 erro em 108 ou 1011 bits transmitidos); Propriedade particular; Acesso privado; Distâncias limitadas; Vários tipos de protocolos. - Podem ser Ponto-a-Ponto ou Cliente- Servidor. Topologias utilizadas: estrela, anel e barramento; As principais vantagens de uma LAN são: Compartilhar banco de dados, softwares, discos rígidos e periféricos para vários departamentos; Interligar bancos de dados de diferentes áreas ou departamentos; Prover de um meio eficiente de comunicação e trânsito de mensagens - Correio Eletrônico. Tornar o sistema de computação descentralizado; Eliminação de Main-Frames. Rede Metropolitana (MAN - Metropolitan Area Network) As Redes Metropolitanas (MAN) são intermediárias às LANs e WANs, cobrem uma área metropolitana média e utilizam um hardware diferente das LANs como meio de transmissão, sendo de origem pública ou privada, podendo ser de uso de várias corporações. As principais características das MANs são: Meios que permitem altas taxas de transmissão (até 1Gbps) Propriedade particular, pública ou mista. Distância, estar restrita a uma área metropolitana Topologias utilizadas: anel e barramento meios de transmissão : Cabos ópticos e coaxiais Um bom exemplo típico de uma rede MAN são as redes de TV a cabo, pois possuem concessão para prover serviço para uma determinada cidade e distribuem seus equipamentos e cabemento para cobrir uma determinada área ou até mesmo toda uma cidade. Figura 9 – Rede MAN, uma sistema de TV a cabo 2 As MANs são redes metropolitanas têm a abrangência de uma cidade, geralmente interligam empresas e universidades que possuem diversas sedes na mesma cidade. Figura 10 – Rede MAN, distribuição em uma cidade Se a MAN for maior que os limites de uma cidade será considerada uma WAN. Em Manaus, podemos citar como exemplo de MAN o projeto REPAM, que cobre as instituições de pesquisa de Manaus. A partir do ano 2000, o ponto de presença da RNP no Amazonas (PoP-AM) voltou a funcionar na Universidade Federal do Amazonas (UFAM), onde suas atividades se iniciaram em 1994, quando foi formado o primeiro backbone da RNP. Em sua nova fase, o PoP-AM tem como objetivo fundamental prover o suporte de rede do Amazonas, interligando, com altos padrões de qualidade de serviço, as instituições desta região ao backbone nacional da RNP e a redes de abrangência mundial como a Internet e a Internet2. Tabela 1 – Instituições do projeto REPAM Instituição SIGLA Centro de Biotecnologia da Amazônia CBA Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas IFAM Colégio Militar de Manaus CMM Escola Agrotecnica Federal de Manaus EAFMANAUS Embrapa Amazônia Ocidental EMBRAPA Fundação Alfredo da Matta FUAM Fundação Centro de Controle de Oncologia do Estado do Amazonas FCECON Fundação de Amparo Pesquisa do Estado do Amazonas FAPEAM Fundação de Hematologia e Hemoterapia do Amazonas HEMOAM Fundação de Medicina Tropical do Amazonas FMTAM Fundação Oswaldo Cruz - FIOCRUZ Instituto de Pesos e Medidas do Estado do Amazonas IPEM-AM Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia INPA Lab.do Instituto Nokia de Tecnologia INdT Secretaria de Estado de Saude - (Projeto Piloto-MS) SUSAM Universidade do Estado do Amazonas UEA Universidade Federal do Amazonas UFAM http://www.suframa.gov.br/cba/ http://www.suframa.gov.br/cba/ http://www.cmm.ensino.eb.br/ http://www.cmm.ensino.eb.br/ http://www.eafmanaus.gov.br/ http://www.eafmanaus.gov.br/ http://www.cpaa.embrapa.br/ http://www.cpaa.embrapa.br/ http://www.fuam.am.gov.br/ http://www.fuam.am.gov.br/ http://www.fcecon.am.gov.br/ http://www.fcecon.am.gov.br/ http://www.fapeam.am.gov.br/ http://www.fapeam.am.gov.br/ http://www.hemoam.org.br/ http://www.hemoam.org.br/ http://www.fmt.am.gov.br/ http://www.fmt.am.gov.br/ http://www.amazonia.fiocruz.br/ http://www.amazonia.fiocruz.br/ http://www.ipem.am.gov.br/ http://www.ipem.am.gov.br/ http://www.inpa.gov.br/ http://www.inpa.gov.br/ http://www.indt.org.br/ http://www.indt.org.br/ http://www.saude.am.gov.br/ http://www.saude.am.gov.br/ http://www.uea.edu.br/ http://www.uea.edu.br/ http://www.ufam.edu.br/ http://www.ufam.edu.br/ 3 Figura 11 – Rede Estadual de Ensino e Pesquisa - REPAM Redes de Longa Distância ou Redes Geograficamente Distribuídas (WAN - Wide Area Network) As Redes de Longa Distância ou Redes Geograficamente Distribuídas surgiram da necessidade de se compartilhar recursos por uma comunidade de usuários geograficamente dispersos. As Redes WAN geralmente cobrem grandes áreas de abrangência, como estados, países e até mesmo interconectando continentes. São utilizadas para prover conectividade entre redes locais, como por exemplo, a matriz de uma empresa a suas filiais, a redes de fornecedores e parceiros. As principais características das WANs são: Usadas para conecta redes locais geograficamente distantes Custo de comunicação elevado devido a uso de meios como: linhas telefônicas, satélites e microondas Baixas velocidades de transmissão (dezenas de Kilobits, podendo chegar a Megabits/segundo) Geralmente são de propriedade pública A escolha de um tipo particular de rede para suporte a aplicações é uma tarefa difícil. É necessário analisar atributos como: custo, confiabilidade, tempo de resposta, disponibilidade, facilidade de manutenção, prazos para atendimento de defeitos, velocidade, e outros. A Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP) (http://www.rnp.br/ipe/) é um exemplo de redes delonga distância. A rede Ipê é uma infraestrutura de rede Internet voltada para a comunidade brasileira de ensino e pesquisa. Nela conectam-se as principais universidades e institutos de pesquisa do país, beneficiando-se de um canal de comunicação rápido e com suporte a serviços e aplicações avançadas. http://www.rnp.br/ipe/ 4 Baseada em tecnologia de transmissão óptica, a rede Ipê está entre as mais avançadas do mundo e possui conexão com redes acadêmicas estrangeiras, tais como Clara (América Latina), Internet2 (Estados Unidos) e Géant (Europa). A rede Ipê é a primeira rede óptica nacional acadêmica da América Latina, inaugurada pela RNP em 2005. O backbone da rede Ipê foi projetado para garantir não só a largura de banda necessária ao tráfego Internet usual (navegação web, correio eletrônico, transferência de arquivos) mas também o uso de serviços e aplicações avançadas e a experimentação. A infraestrutura engloba 27 Pontos de Presença (PoPs), um em cada unidade da federação, além de ramificações para atender mais de 500 instituições de ensino e pesquisa em todo o país, beneficiando mais de 3,5 milhões de usuários. Em 2010, a rede Ipê passou por um grande salto qualitativo, atingindo a capacidade agregada de 233,2 Gbps, um aumento de 280% em relação à capacidade agregada anterior. Nesta nova rede, que é a sexta geração do backbone operado pela RNP, as velocidades multigigabits (acima de 1 Gbps) estão disponíveis para 24 dos 27 PoPs. A ampliação foi resultado de acordo de cooperação com a empresa de telecomunicações Oi, que proverá à RNP infraestrutura de transmissão em fibras ópticas para uso não-comercial e participará de projetos de Pesquisa & Desenvolvimento (P&D) de interesse comum. Figura 12 – Rede Nacional de Ensino e Pesquisa - RNP Conexões internacionais. 5 Agente de integração de iniciativas acadêmicas no Brasil e na América Latina, a RNP tem papel de destaque na Cooperação Latino Americana de Redes Avançadas (RedCLARA). A rede Ipê tem uma conexão de 1,45 Gbps com a rede desta iniciativa, que integra atualmente 15 países da América Latina. Além disto, por meio de uma conexão de 20 Gbps operada em parceria entre a RNP e a Academic Network at São Paulo (ANSP), a rede Ipê se conecta a outras in Figura 13 – Conexões Internacionais de Redes Outras classificações de redes quanto a sua distribuição geográfica. Redes Confinadas Este tipo de “Rede” não destina-se a PCs e sim a máquinas com arquitetura distribuída, multiprocessadores (distância entre nós de até 2 m). Obs.: Alguns autores não consideram essa estrutura uma rede. Redes Intercontinentais Em geral, constituem redes nacionais interligadas e utilizam enlace por satélite (distância entre nós aproximadamente de até 10.000 Km) ou backbones em fibra óptica. Arquitetura de interconexão dos nós - Topologias A topologia de uma rede depende do projeto das operações, da confiabilidade e do seu custo operacional. Ao se planejar uma rede, muitos fatores devem ser considerados, mas o tipo de participação dos nós é um dos mais importantes. Um nó pode ser fonte ou usuário de recursos, ou uma combinação de ambos. A topologia de uma rede de comunicação irá, muitas vezes caracterizar seu tipo, eficiência e velocidade. A topologia refere-se a forma com que os enlaces físicos e nós de comunicação estão organizados, determinam o caminhos existentes e utilizáveis entre quaisquer pares de estações conectadas a essa rede. 6 Este ponto é importante na definição da maneira como as diferentes estações serão associadas. Inicialmente podemos distinguir dois tipos principais de concepção de uma rede: os canais de modo ponto a ponto e os canais de difusão. Os Canais em Modo Ponto-a-Ponto Nos canais ponto a ponto, a rede é composta de diversas linhas de comunicação, cada linha sendo associada à conexão de um par de estações. Neste caso se duas estações devem se comunicar sem o compartilhamento de um cabo, a comunicação será feita de modo indireto, através de uma terceira estação. Assim quando uma mensagem (pacote) é enviada de uma estação a outra de forma indireta, ou seja, através de uma ou mais estações ela será recebida integralmente por cada estação e, uma vez que a linha de saída da estação considerada esteja livre, retransmitirá a estação seguinte. Esta política de transmissão é também conhecida por Store and Forword ou Comutação de Pacotes. A maior parte das redes de longa distância são do tipo ponto a ponto. • Conexão direta entre dois pontos (receptor e transmissor). • Meio de comunicação dedicado, somente os dois pontos “falam” entre se. • Caso duas estações devam se comunicar sem o compartilhamento de um cabo, a comunicação será feita de maneira indireta, através de uma terceira estação. Figura 14 – Canais em modo ponto a ponto As redes ponto a ponto podem ser concebidas segundo diferentes topologias: estrela, anel, malha regular ou irregular e árvore. As redes locais ponto a ponto são caracterizadas normalmente por topologias simétricas e as redes de longa distância apresentam geralmente topologias assimétricas. Os Canais em Modo Difusão As redes de difusão, são caracterizadas pelo compartilhamento, por todas as estações, de uma linha única de comunicação. Neste caso as mensagens enviadas por uma estação são recebidas por todas as demais estações conectadas ao suporte, sendo que um campo de endereço contido na mensagem permite identificaro destinatário. Na recepção, a máquina verifica se o endereço definido no campo correspondente ao seu, e em caso negativo, a mensagem é ignorada. As redes locais pertencem geralmente a esta classe de redes. Figura 15 – Canais em modo Difusão 7 Nas redes por difusão, existe a possibilidade de uma estação enviar uma mensagem às demais estações da rede, para tal usa um código de endereço especial, de forma a todas as estações tratarem a mensagem recebida. Pode-se ainda especificar uma mensagem de modo que seja enviada a um subgrupo de estações da rede. As redes de difusão podem ter duas classes de mecanismo de acesso ao suporte de comunicação: Estático e Dinâmico. • Estático – é definido o intervalo de tempo durante o qual cada estação tem acesso ao canal de comunicação. • Dinâmico – o acesso é dado às estações segundo a demanda de envio de mensagens. Neste mecanismo de acesso pode-se ter ainda dois casos: o mecanismo centralizado e o mecanismo distribuído ou descentralizado. – Centralizados: Uma estação central (árbitro) é responsável pela definição do direito de acesso ao suporte de comunicação. – Distribuído: cada estação define quando vai enviara mensagem. Os canais em modo de difusão podem usar diferentes topologias: Barra, Árvore de Barras, Estrela/Anel (mista), Satélite. Subsistema de Comunicação O Custo e o Desempenho de uma estação de rede estão associados a determinadas características do subsistema de comunicação, dentre elas a Topologia, o meio de transmissão e o protocolo de controle de acesso ao meio. A topologia pode apresentar muitas variações: – Estratégia de Transferência – pode ser direta ou indireta; – Método de Controle de Transferência – só existe na transferência indireta, usando roteamento centralizado ou descentralizado; – Estrutura do Meio de Transmissão – sob forma de meios dedicados ou meios compartilhados. Sentido de Transmissão Figura 16 – Taxonomia da arquitetura de subsistema de comunicação 8 Quando dois equipamentos tracam informação, temos os possíveis sentidos de transmissão: Simplex: Os dados fluem em uma única direção (Ex. estações de rádio AM, FM e canal de TV) Figura 17 – Sentido de transmissão Simplex Hal-Duplex: transmissão nos dois sentidos (envia e recebe), porém em um sentido de cada vez (ex. walk-talk) Figura 18 – Sentido de transmissão Hal-Duplex Duplex: ou full-duplex, transmissão nos dois sentidos simultânea. (ex. telefonia). Figura 19 – Sentido de transmissão Duplex Transmissão em Banda Base e Banda Larga Largura de Banda é a quantidade máxima de transmissão de diferentes sinais num meio físico. A largura de banda de um cabo pode ser subdividida em canais. o Um canal é definido como uma porção de largura de banda que pode transmitir dados. Nas redes de computadores, o termo largura de banda é, definido como sendo a capacidade máxima de transmissão de bits, através de um determinado meio por segundo (ex. 100 Mbps). Duas formas de se utilizar a capacidade de transmissão em meio físico são: Banda base: toda a largura de banda é usada por um único canal. (usada freqüentemente na transmissão digital). Figura 20 – Banda Base Banda Larga: é caracterizado pela divisão da largura de banda em múltiplos canais, podendo cada um transmitir diferentes sinais analógicos. simplex Hal-duplex Full-duplex Largura de banda no meio físico Sinal digital 9 Figura 21 – Banda Larga Figura 22 – Exemplo de um ambiente em banda base e outro ambiente em banda larga Largura de banda no meio físico Sinal analógico 10 Topologia em Estrela Neste tipo de rede, todos os usuários comunicam-se com um nó central, que tem o controle supervisor do sistema, chamado host. Através do host os usuários podem se comunicar entre si e com processadores remotos ou terminais. No segundo caso, o host funciona como um comutador de mensagens para passar os dados entre eles. Figura 23 – Topologia Estrela O arranjo em estrela é a melhor escolha se o padrão de comunicação da rede for de um conjunto de estações secundárias que se comunicam com o nó central. As situações onde isto é mais acontece são aquelas em que o nó central está restrito às funções de gerente das comunicações e a operações de diagnósticos. O gerenciamento das comunicações por este nó central pode ser por chaveamento de pacotes ou de circuitos. O nó central pode realizar outras funções além das de chaveamento e processamento normal. Por exemplo, pode compatibilizar a velocidade de comunicação entre o transmissor e o receptor. Se os protocolos dos dispositivos fonte e destino forem diferentes, o nó central pode atuar como um conversor, permitindo duas redes de fabricantes diferentes se comunicar. No caso de ocorrer falha em uma estação ou no elo de ligação com o nó central, apenas esta estação fica fora de operação. Entretanto, se uma falha ocorrer no nó central, todo o sistema pode ficar fora do ar. A solução deste problema seria a redundância, mas isto acarreta um aumento considerável dos custos. Figura 24 – Expansão da Topologia Estrela 11 A expansão de uma rede deste tipo de rede só pode ser feita até um certo limite, imposto pelo nó central: em termos de capacidade de chaveamento, número de circuitos concorrentes que podem ser gerenciados e número de nós que podem ser servidos. O desempenho obtido numa rede em estrela depende da quantidade de tempo requerido pelo nó central para processar e encaminhar mensagens, e da carga de tráfego de conexão, ou seja, é limitado pela capacidade de processamento do nó central. Esta configuração facilita o controle da rede e a maioria dos sistemas de computação com funções de comunicação possuem um software que implementa esta configuração. Hoje, muitas as Redes Locais (LAN) estão interligadas por um ponto central que pode ser um equipamento concentrador do tipo Hub, Switch ou Roteador, ao invés de ter como nó central uma estação host, visando com isto, facilitar a detecção e correção de falhas de conexão. Figura 25 – Topologia Estrela (Pseud. Estrela) com Concentrador (HUB) A topologia estrela em fibra óptica possui as mesmas características, porem mudam os elementos do nó central. Podemos ter rede em estrela com concentrador ativo ou rede em estrela com concentrador passivo. Figura 26 – Topologia Estrela em Rede Óptica Resumo das principais características da topologia estrela: Necessidade de um nó central host ou concentrador: Hub, Mau, Switch. Confiabilidade da rede extremamente dependente do nó central Tamanho da rede depende do comprimento máximo do cabo entre o nó central e uma estação. Número de estações limitado pelo nó central. O fluxo de dados entre o nó central e as estações depende da topologia lógica. Topologia em Anel 12 Uma rede em anel consiste de estações conectadas através de um caminho fechado. Nesta configuração, muitas das estações remotas ao anel não se comunicam diretamente com o computador central. Redes em anel são capazes de transmitir e receber dados em qualquer direção, mas as configurações mais usuais são unidirecionais, de forma a tornar menos sofisticados os protocolos de comunicação que asseguram a entrega da mensagem corretamente e em seqüência ao destino. Figura 27 – Topologia Anel Quando uma mensagem é enviada por uma estação, ela entra no anel e circula até ser retirada pelo nó destino, ou então até voltar ao nó fonte, dependendo do protocolo empregado. O último procedimento é mais desejável porque permite o envio simultâneode um pacote para múltiplas estações. Outra vantagem é a de permitir a determinadas estações receber pacotes enviados por qualquer outra estação da rede, independentemente de qual seja o nó destino. Erros de transmissão e processamento podem fazer com que uma mensagem continue eternamente a circular no anel. A utilização de uma estação monitora contornar estes problemas. Outras funções desta estação seriam: iniciar o anel, enviar pacotes de teste e diagnóstico e outras tarefas de manutenção. A estação monitora pode ser dedicada ou uma outra que assuma em determinado tempo essas funções. Para melhorar a eficiência desta configuração e necessário que cada nó seja capaz de remover seletivamente mensagens da rede ou passá-las adiante para o próximo nó. Para resolvermos problema e outros relativos a falhas de conexão, são introduzidos elementos de conectividade (repetidores) em cada nó, evitando-se a ligação direta da estação ao nó. Figura 28 – Topologia Anel com Repetidores Os repetidores podem ser internos ou esternos ao hardware. Sendo externos mais confiáveis, pois não estariam sujeitos as falhas do hardware. A seguir temos detalhes dos repetidores e a representação dos três modos de operação que podem assumir: Modo Escuta, transmissão e bypass. Interface do anel Estação em falha Estação ativa 13 HUB fd Figura 29 – Detalhes de um elemento Repetidor em Topologia Anel • No “estado de escuta”, cada bit que chega ao repetidor é transferido com o menor retardo possível (o ideal é da ordem de um bit). • Estado de Transmissão, quando uma estação adquire o direito de acesso à rede através de algum esquema de controle. • O Estado de Bypass é usado para aumentar a confiabilidade da rede e melhorar o desempenho através da eliminação do retardo introduzido na rede por estações que não estão ativas. Uma melhoria nas redes em anel é o uso de concentradores (ring wiring concentrators), também denominados Hubs. Inicialmente eram apenas passivos (relés) depois tornaram-se ativos (concentradores repetidores do anel). Outra vantagem do concentrador é a adição de novas estações sem para total de rede. Figura 30 – Topologia Anel com Concentrador (HUB) Para solucionar problemas de falhas pode-se usar caminhos alternativos: duplo, triplo anel etc. No duplo anel, um dos anéis é o anel principal e o outro é acionado somente em caso de falhas, sendo denominado anel secundário ou anel de backup. O anel de backup tem sua orientação no sentido contrário ao do anel principal. Figura 31 - Anel simples de concentradores passivos e Duplo anel de concentradores ativos Por serem geralmente unidirecionais, redes com topologia em anel são ideais para utilização d fibra ótica. Anel primário Anel primário Anel secun- dário repetidor Anel primário Anel secun- dário Falha 14 Topologia em Barra Na configuração Barra todos os nós (estações) se ligam ao mesmo meio de transmissão. A barra é geralmente compartilhada em tempo e freqüência, permitindo transmissão de informação. Figura 32 – Topologia Barra Nas redes em barra comum, cada nó conectado à barra pode “ouvir” todas as informações transmitidas. Esta característica facilita as aplicações com mensagens do tipo difusão (para múltiplas estações). A ligação ao meio de comunicação é realizada através de um transceptor (transmissor /receptor). Figura 33 – Topologia Barra – Conexão com Transceptor Existem variedades de mecanismos para o controle de acesso à barra, pode ter controle centralizado ou distribuído (descentralizado). A técnica adotada para acesso à rede é a multiplexação no tempo. Em controle centralizado, o direito de acesso é determinado por uma estação especial da rede. Em um ambiente de controle descentralizado, a responsabilidade de acesso é distribuída entre todos os nós. Nas topologias em barra, as falhas não causam a parada total do sistema. Relógios de prevenção (“watch-dos-timer”) em cada transmissor devem detectar e desconectar o nodo que falha no momento da transmissão. O desempenho de um sistema em barra comum é determinado pelo meio de transmissão, número de nós conectados, controle de acesso, tipo de tráfego entre outros fatores. O tempo de resposta pode ser altamente dependente do protocolo de acesso utilizado. Podemos ter uma Rede em barra com utilização de hub, ou seja, temos uma topologia física estrela porem a topologia de acesso (protocolo de controle) é Barra (Topologia Barra Lógica). 15 Figura 34 – Topologia Barra Lógica Podemos realizar a Interconexão de HUBs em uma rede em barra ou seja, criamos uma rede com Topologia (Física) Estrela Estendida e Topologia Lógica Barra. Figura 35 – Interconexão de HUBs numa rede em barra 16 Endereço IP O endereço IP, de forma genérica, é uma identificação de um dispositivo (computador, impressora, etc) em uma rede local ou pública. Cada computador na internet possui um IP (Internet Protocol ou Protocolo de Internet) único, que é o meio em que as máquinas usam para se comunicarem na Internet. Figura 36 - Exemplos de uso do endereço IP Um endereço IP é um identificador único para certa interface de rede de uma máquina. Este endereço é formado por 32 bits (4 bytes) e possui uma porção de identificação da rede na qual a interface está conectada e outra para a identificação da máquina dentro daquela rede. O endereço IP é representado pelos 4 bytes separados por ponto (.) e representados por números decimais. Desta forma o endereço IP: 11010000 11110101 0011100 10100011 é representado por 208.245.28.63. Como o endereço IP identifica tanto uma rede quanto a estação a que se refere, fica claro que o endereço possui uma parte para rede e outra para a estação. Desta forma, uma porção do endereço IP designa a rede na qual a estação está conectada, e outra porção identifica a estação dentro daquela rede. Para um melhor uso dos endereços de equipamentos em rede pelas pessoas, utiliza-se a forma de endereços de domínio, tal como "www.wikipedia.org". Cada endereço de domínio é convertido em um endereço IP pelo DNS (Domain Name System). Este processo de conversão é conhecido como "resolução de nomes". Notação O endereço IP, na versão 4 do IP (IPv4), é um número de 32 bits oficialmente escrito com quatro octetos (Bytes) representados no formato decimal como, por exemplo, "192.168.1.3". A primeira parte do endereço identifica uma rede específica na Internet, a segunda parte identifica um host dentro dessa rede. Devemos notar que um endereço IP não identifica uma máquina individual, mas uma conexão à Internet. Assim, um gateway conectado a n redes tem n endereços IP diferentes, um para cada conexão. Os endereços IP podem ser usados tanto para nos referir a redes quanto a um host individual. Por convenção, um endereço de rede tem o campo identificador de host com todos os bits iguais a 0 (zero). Podemos também nos referir a todos os hosts de uma rede através de um endereço por difusão, quando, por convenção, o campo identificador de host deve ter todos os bits iguais a 1 (um). Um endereço com todos os 32 bits iguais a 1 é considerado um endereço por difusão para a rede do host origem do datagrama. O endereço 127.0.0.1 é reservado para teste (loopback) e comunicação entre processos da mesma máquina. O IP utiliza três classes diferentes de endereços. A definição de tipo de endereço classes de endereços deve-se ao fato do tamanho das redes que compõem a Internet variar muito, indo desde redes locais de computadores de pequeno porte, até redes públicas interligando milhares de hosts. Existe uma outra versão do IP, a versão 6 (IPv6) que utiliza um número de 128 bits. Com isso dá para utilizar 25616 endereços diferentes.O endereço de uma rede (não confundir com endereço IP) designa uma rede, e deve ser composto pelo seu endereço (cujo último octeto tem o valor zero) e respectiva máscara de rede (netmask). http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_local http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_p%C3%BAblica http://pt.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_internet http://pt.wikipedia.org/wiki/Dom%C3%ADnio http://pt.wikipedia.org/wiki/Domain_Name_System http://pt.wikipedia.org/wiki/IPv4 http://pt.wikipedia.org/wiki/Bits http://pt.wikipedia.org/wiki/Octetos http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede http://pt.wikipedia.org/wiki/Host http://pt.wikipedia.org/wiki/Computador http://pt.wikipedia.org/wiki/Gateway http://pt.wikipedia.org/wiki/Conex%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Identificador http://pt.wikipedia.org/wiki/Datagrama http://pt.wikipedia.org/wiki/Loopback http://pt.wikipedia.org/wiki/IPv6 http://pt.wikipedia.org/wiki/Netmask 17 Resolver Os endereços da Internet são mais conhecidos pelos nomes associados aos endereços IP (por exemplo, o nome www.wikipedia.org está associado ao IP 208.80.152.130 [1] ). Para que isto seja possível, é necessário traduzir (resolver) os nomes em endereços IP. O Domain Name System (DNS) é um mecanismo que converte nomes em endereços IP e vice-versa. Assim como o endereçamento CIDR, os nomes DNS são hierárquicos e permitem que faixas de espaços de nomes sejam delegados a outros DNS. Classes de endereços Os números de rede e de host para as classes A, B e C. Originalmente, o espaço do endereço IP foi dividido em poucas estruturas de tamanho fixo chamados de "classes de endereço". As três principais são a classe A, classe B e classe C. Examinando os primeiros bits de um endereço, o software do IP consegue determinar rapidamente qual a classe, e logo, a estrutura do endereço. Classe A: Primeiro bit é 0 (zero). Classe B: Primeiros dois bits são 10 (um, zero). Classe C: Primeiros três bits são 110 (um, um, zero). Classe D: (endereço multicast): Primeiros quatro bits são: 1110 (um, um, um, zero). Classe E: (endereço especial reservado): Primeiros quatro bits são 1111 (um, um, um, um). Figura 37 – Classe de Endereço IP Classe A possui endereços suficientes para endereçar 128 redes diferentes com até 16.777.216 hosts (estações) cada uma. Classe B possui endereços suficientes para endereçar 16.284 redes diferentes com até 65.536 hosts cada uma. Classe C possui endereços suficientes para endereçar 2.097.152 redes diferentes com até 256 hosts cada uma. As Tabelas, a seguir, contém os intervalos das classes de endereços IPs: http://pt.wikipedia.org/wiki/Internet http://pt.wikipedia.org/wiki/Endere%C3%A7o_IP#cite_note-0 http://pt.wikipedia.org/wiki/Domain_Name_System http://pt.wikipedia.org/wiki/CIDR 18 Classe Gama de Endereços Nº de Endereços por Rede A 1.0.0.0 até 127.0.0.0 16 777 216 B 128.0.0.0 até 191.255.0.0 65 536 C 192.0.0.0 até 223.255.255.0 256 D 224.0.0.0 até 239.255.255.255 Multicast E 240.0.0.0 até 255.255.255.254 Uso futuro; atualmente reservada a testes pela IETF Máscara de Rede: http://pt.wikipedia.org/wiki/Multicast http://pt.wikipedia.org/wiki/IETF 19 Banco de dados O Banco de dados é um conjunto de registros dispostos em estrutura regular que possibilita a reorganização dos mesmos e produção de informação. Um banco de dados normalmente agrupa registros utilizáveis para um mesmo fim. Geralmente, usado para criar sites, formulário de questões, e para a criação de jogos piratas com o auxílio do IP, que é necessário para conectar seus dados à Internet, para se conectar, é possível usar o IP de um Hamachi que usa um IP fixo, ou de sua rede, pode ou não ser fixa. Para ver o IP é necessário ir até sua conexão, e na aba "detalhes" é possível ver seu IP. Muitos, com mais experiência usam um programa chamado No-IP, que substitui o IP de uma pessoa por um Gateway (ou porta de ligação, é uma máquina intermediária geralmente destinada a interligar redes, separar domínios de colisão, ou mesmo traduzir protocolos). Classes especiais Existem classes especiais na Internet que não são consideradas públicas, não são consideradas como endereçáveis, são reservadas, por exemplo, para a comunicação com uma rede privada ou com o computador local ("localhost"). Blocos de Endereços Reservados CIDR Bloco de Endereços Descrição Referência 0.0.0.0/8 Rede corrente (só funciona como endereço de origem) RFC 1700 10.0.0.0/8 Rede Privada RFC 1918 14.0.0.0/8 Rede Pública RFC 1700 39.0.0.0/8 Reservado RFC 1797 127.0.0.0/8 Localhost RFC 3330 128.0.0.0/16 Reservado (IANA) RFC 3330 169.254.0.0/16 Zeroconf RFC 3927 172.16.0.0/16 Rede Privada RFC 1918 191.255.0.0/16 Reservado (IANA) RFC 3330 192.0.2.0/24 Documentação RFC 3330 192.88.99.0/24 IPv6 para IPv4 RFC 3068 192.168.0.0/16 Rede Privada RFC 1918 198.18.0.0/15 Teste de benchmark de redes RFC 2544 223.255.255.0/24 Reservado RFC 3330 224.0.0.0/4 Multicasts (antiga rede Classe D) RFC 3171 240.0.0.0/4 Reservado (antiga rede Classe E) RFC 1700 255.255.255.255 Broadcast A Internet Assigned Numbers Authority (IANA) é responsável pela coordenação global do DNS raiz, endereçamento IP, o protocolo de Internet e outros recursos. [2] Localhost A faixa de IP 127.0.0.0 – 127.255.255.255 (ou 127.0.0.0/8 na notação CIDR) é reservada para a comunicação com o computador local (localhost). Quaisquer pacotes enviados para estes endereços ficarão no computador que os gerou e serão tratados como se fossem pacotes recebidos pela rede (Loopback). O endereço de loopback local (127.0.0.0/8) permite à aplicação-cliente endereçar ao servidor na mesma máquina sem saber o endereço do host, chamado de "localhost". http://pt.wikipedia.org/wiki/Localhost http://pt.wikipedia.org/wiki/CIDR http://tools.ietf.org/html/rfc1700 http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_Privada http://tools.ietf.org/html/rfc1918 http://tools.ietf.org/html/rfc1700 http://tools.ietf.org/html/rfc1797 http://pt.wikipedia.org/wiki/Localhost http://tools.ietf.org/html/rfc3330 http://tools.ietf.org/html/rfc3330 http://pt.wikipedia.org/wiki/Zeroconf http://tools.ietf.org/html/rfc3927 http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_Privada http://tools.ietf.org/html/rfc1918 http://tools.ietf.org/html/rfc3330 http://tools.ietf.org/html/rfc3330 http://pt.wikipedia.org/wiki/IPv6 http://tools.ietf.org/html/rfc3068 http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_Privada http://tools.ietf.org/html/rfc1918 http://tools.ietf.org/html/rfc2544 http://tools.ietf.org/html/rfc3330 http://pt.wikipedia.org/wiki/Multicast http://tools.ietf.org/html/rfc3171 http://tools.ietf.org/html/rfc1700 http://pt.wikipedia.org/wiki/Endere%C3%A7o_IP#cite_note-1 http://pt.wikipedia.org/wiki/Localhost http://pt.wikipedia.org/wiki/Loopback 20 Na pilha do protocolo TCP/IP, a informação flui para a camada de rede, onde a camada do protocolo IP reencaminha de volta através da pilha. Este procedimento esconde a distinção entre ligação remota e local. Redes privadas Dos mais de 4 bilhões de endereços disponíveis, três faixas são reservadas para redes privadas. Estas faixas não podem ser roteadas para fora da rede privada - não podem se comunicar diretamente com redes públicas. Dentro das classes A, B e C foram reservadas redes (normalizados pela RFC 1918) que são conhecidas como endereços de rede privados. A seguir são apresentados as três faixas reservadas para redes privadas: Atribuição de endereço IP Endereços Internet Protocol são atribuídos a um host, no momento da inicialização, ou permanentemente pela configuração fixa de seu hardware ou software. Configuração persistente é também conhecido como a utilização de um endereço de IP estático. Em contraste, nas situações em que o endereço de IP do computador é atribuído recentemente cada vez,isto é conhecido como a utilização de um endereço de IP dinâmico. Métodos Endereços IP estáticos são atribuídos manualmente a um computador por um administrador. O procedimento exato varia de acordo com a plataforma. Isto contrasta com endereços IP dinâmicos, que são atribuídas tanto pela interface do computador ou software próprio hospedeiro, como no Zeroconf, ou atribuído por um servidor usando o Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP). Apesar de endereços IP atribuídos utilizando DHCP pode permanecer o mesmo por longos períodos de tempo, que geralmente podem mudar. Em alguns casos, um administrador de rede pode implementar atribuídos dinamicamente endereços IP estáticos. Neste caso, um servidor de DHCP é usado, mas é especificamente configurado para atribuir sempre o mesmo endereço IP a um computador específico. Isso permite que os endereços IP estáticos a serem configurados de forma centralizada, sem ter que configurar especificamente cada computador na rede de um processo manual. Na ausência ou insuficiência de configurações de endereços estáticos ou stateful (DHCP), um sistema operacional pode atribuir um endereço IP para uma interface de rede usando o estado- menos auto-configuração métodos, como Zeroconf. Usos de endereçamento dinâmico Os endereços IP dinâmicos são mais frequentemente atribuído em redes LANs e banda larga por servidores Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP). Eles são usados porque evita a sobrecarga administrativa de atribuição de endereços estáticos específicos para cada dispositivo de uma rede. Em sistemas operacionais mais atuais de desktop, configuração de IP dinâmico é ativado por padrão, de modo que o usuário não precisa inserir manualmente as configurações para se conectar a uma rede com um servidor DHCP. DHCP não é a única tecnologia usada para atribuir endereços IP dinâmicos. Discada e algumas redes de banda larga podem usar recursos endereço dinâmico do Protocolo Ponto-a-Ponto. Autoconfiguração de endereço RFC 3330 define um bloco de endereço, 169.254.0.0/16, para o uso especial no endereçamento de conexão local para redes IPv4. No IPv6, cada interface, seja através de atribuições de endereços estáticos ou dinâmicos, também recebe um endereço de link local automaticamente no bloco fe80 :: / 10. Esses endereços são válidos apenas no link, como um segmento de rede local ou ponto a ponto, que um host está conectado. Esses endereços não são http://pt.wikipedia.org/wiki/TCP/IP http://pt.wikipedia.org/wiki/Protocolo_IP http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_Privada http://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_Privada http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Rede_Publica&action=edit&redlink=1 http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=RFC_1918&action=edit&redlink=1 http://tools.ietf.org/html/rfc3330 21 roteáveis e como endereços privados não pode ser a origem ou o destino dos pacotes que atravessam a Internet. Quando o link-local de bloco de endereços IPv4 foi reservado, não existiam normas para os mecanismos de autoconfiguração de endereços. Preenchendo o vazio, a Microsoft criou uma implementação que é chamado de IP privado automático (APIPA). Devido ao poder de mercado da Microsoft, APIPA foi implantado em milhões de máquinas e tem, assim, tornar-se um padrão de fato na indústria. Muitos depois, a IETF (Internet Engineering Task Force) definiu um padrão formal para essa funcionalidade, RFC 3927, intitulado de configuração dinâmica de endereços IPv4 Link-Local endereços. Usos do endereçamento estático Algumas situações de infraestrutura tem que usar endereçamento estático, como quando encontrar o Domain Name System (DNS) host que irá traduzir nomes de domínio para endereços IP. Os endereços estáticos também são convenientes, mas não absolutamente necessário, para localizar os servidores dentro de uma empresa. Um endereço obtido a partir de um servidor DNS vem com um tempo para viver, ou tempo de cache, após o que deve ser procurado para confirmar que ele não mudou. Mesmo endereços IP estáticos fazer a mudança como resultado de administração de rede (RFC 2072). Endereços Públicos Um endereço de IP público, em linguagem comum, é sinônimo de um endereço IP globalmente roteáveis unicast. IPv4 e IPv6 podem definir intervalos de endereços que são reservados para redes privadas e link-local de endereçamento. O termo endereço IP público muitas vezes utilizado, exclui estes tipos de endereços. Modificações para o endereçamento IP Bloqueio de IP e firewalls Firewalls realiza o Protocolo de Internet de bloqueio para proteger as redes de acesso não autorizado. Eles são comuns na Internet de hoje. Eles controlam o acesso a redes com base no endereço IP de um computador cliente. Seja usando uma lista negra ou lista branca, o endereço IP que está bloqueado é o endereço IP percepção do cliente, o que significa que se o cliente está usando um servidor proxy ou tradução de endereços de rede, bloqueando um endereço IP pode bloquear muitos computadores individuais. Dica Ao configurar um servidor DHCP, é necessário habilitar um endereço de broadcast. Classe Faixa de endereços de IP Notação CIDR Número de Redes Número de IPs IPs por rede Classe A 10.0.0.0 – 10.255.255.255 10.0.0.0/8 128 16.777.216 16.777.214 Classe B 172.16.0.0 – 172.31.255.255 172.16.0.0/12 16.384 1.048.576 65 534 Classe C 192.168.0.0 – 192.168.255.255 192.168.0.0/16 2.097.150 65.535 254 Redes privadas podem ser criadas também por meio do Zeroconf. A finalidade do Zeroconf é fornecer um endereço IP (e, consequentemente, a conectividade entre as redes) sem usar um servidor DHCP e sem ter de configurar a rede manualmente. A subrede 169.254/16 foi reservada para esta finalidade. Dentro desta faixa, as subredes 169.254.0/24 e 169.254.255/24 foram reservadas para uso futuro. http://tools.ietf.org/html/rfc3927 http://tools.ietf.org/html/rfc2072 http://pt.wikipedia.org/wiki/CIDR http://pt.wikipedia.org/wiki/Zeroconf http://pt.wikipedia.org/wiki/DHCP 22 O endereço privado classe A permite 1 rede, o endereço privado classe B permite 16 redes e o endereço de rede privado classe C permite 256 redes. Máscaras e Subnetting Subnetting Permite que se divida a porção de máquina em 2 partes: mais bits para rede; menos bits para máquinas; Utiliza-se uma nova máscara para identificar a nova parte de redes; A nova porção do endereço usada para rede é conhecida como subnet Classe B -> máscara 255.255.255.192 Máscara 255.255.0.0 possui 65.534 máquinas na mesma rede. Máscara 255.255.255.192 possui 1022 subredes com 62 máquinas cada. Dado o número IP 143.106.1.45 e a máscara 255.255.0.0 Endereço de rede: 143.106.0.0 Broadcast nesta rede: 143.106.255.255 Dada a máscara 255.255.255.192 Endereço de rede: 143.106.1.0 Broadcast nesta rede: 143.106.1.63 Equação genérica: Número de máquinas/subredes na rede: 2 n -2 , onde “n” é igual ao número de bits para subnet ou número de bits de máquina Tabela de Subredes/Computadores 23 24 Bibliografia Luiz Fernando Gomes Soares, Guido Lemos e Sérgio Colcher. Redes de Computadores: das LANs, MANs e WANs às redes ATM. Rio de Janeiro – 1995, Ed. Campus 2 o edição. Equipamentos para Redes. José Mauricio dos Santos Pinheiro, Apostila em 11/02/2004 José Maurício Santos Pinheiro. Guia Completo de Cabeamento de Redes - (Editora Campus) · Montagem de Computadores das LANs, MANs e WNAs ‘as Redes ATM. SOARES, Luiz Fernando Gomes; LEMOS, Guido; COLGHER, Sérgio. Ed. Campus, Rio de Janeiro 1999. Montagem de Redes Locais. HAYAMA, Marcelo. Ed. Erica, São Paulo. Tecnologia de Redes e Comunicação de Dados. WIRTH, Almir. Ed. Atlas Books, Rio de Janeiro. Luís Felipe Pinto de Almeida Teixeira, Pedro Miguel Machado Carvalho. Relatório de Trabalhos Prático Endereço IP e Serviço DNS. Universidade do Porto, Faculdade de Engenharia– FEUP. Dissertação de Mestrado em Redes de Serviços de Comunicação. 11 de junho de 2002. Arquitetura TCP/IPArquitetura TCP/I. Acessado no site: http://www.dicas-l.unicamp.br/dicas- l/Treinamentos/tcpip/index.html Apostila de “Internet e Arquitetura TCP/IP” volume I. Curso Redes de Computadores 2a edição - Internet e Arquitetura TCP/IP – PUC RIO/CCE. Endereço IP. Acessado no site www.wikipedia.org. http://www.wikipedia.org/ 25 Anexo A - Exercícios 1. O que são Redes de Computadores? 2. Que características uma Rede deve atender para manter-se sempre sua crescente necessidade de conectividade? 3. Dentre as principais funções das redes podemos citar? 4. Para decidirmos na escolha de uma Rede é necessário analisarmos uma série de atributos, comente-os. 5. A maneira como os enlaces lógicos interligam os nós permite a classificação da rede segundo dois critérios, comente. 6. Descreva as características de uma Rede Local (LAN). 7. Descreva as características de uma Rede Metropolitana (MAN). 8. Descreva as características de uma Rede de Longa Distância (WAN). 9. Em nossa cidade, quais os meios de transmissão mais comuns empregados nas redes do tipo: LAN, MAN e WAN. 10. Podemos distinguir dois tipos principais de concepção de uma rede: os canais de modo ponto a ponto e os canais de difusão, comente. 11. O Custo e o Desempenho de uma estação de rede estão associados a determinadas características do subsistema de comunicação, comente. 12. Descreva a Topologia em Estrela, suas vantagens e desvantagens. 13. Descreva a Topologia em Anel, suas vantagens e desvantagens. 14. Descreva a Topologia em Barra, suas vantagens e desvantagens. 15. Descreva a finalidade básica dos softwares Sistema Operacional, Drivers e Aplicativos. 16. Em uma LAN, qual a funcionalidade básica dos equipamentos: PC Estação de Trabalho, Servidor, HUB, Switch, Roteador, Bridge, Modem, Transceiver Conversos de Mídia (100BaseT p/ 100BaseFX) e Access Point. 26 Anexo B – Exercícios e Laboratórios de Endereço IP e Mascaras 1. O que é endereçamento IP? 2. Como estão divididos os endereços IP’s? 3. O que é endereçamento de Classe e de Subclasse? 4. O que é a máscara de rede e qual sua finalidade? 5. Defina blocos de endereçamento? 6. Em uma escola deseja-se separa os computadores em quatro grupos: Diretoria, Técnicos Administrativos, Professores e Alunos. Endereço de Rede IP 192.168.100.0/24. Calcule a faixa e as máscaras apropriadas para cada grupo. Setor Qtd. PCs N.Bits SubNet ID IP (Faixa) SubNet Broadcast Mascara Diretoria 4 Téc. Adm 15 Professores 40 Alunos 110 7. Considerando o endereço 192.168.10.42 numa rede que usa 4 bits para subrede, quais são os endereços de Subnet ID e Broadcast ID, respectivamente? 8. Qual é o endereço de Broadcast do endereço 172.16.99.99, para máscara de Subnet 255.255.192.0? 9. Qual a faixa de endereço IP válida a qual pertence o endereço 172.16.10.22, para máscara de Subnet 255.255.255.240? 10. Supondo uma instituição que possua o bloco de endereços 200.10.16.0/20 e Subnetes físicas indicadas tabela abaixo. Determine o tamanho do bloco a faixa de endereços IP e máscaras para cada bloco. No sub-redes No estações Tamanho bloco Faixa IP Máscara 1 400 1 300 4 100 2 80 5 50 2 40 10 2 11. Porque o projeto de sub-redes minimiza o desperdício de endereços IP? 12. Quais são as regras de atribuição de endereços no endereçamento de sub-redes? 27 13. Faça uma rede conforme ilustração abaixo e defina para cada situação os endereços de rede (192.168.16.XXX) e a mascara (255.255.255.XXX) dos PC´s: a. Para todos os PC´s conectados a uma única rede. Nome IP MASCARA PC 1 PC 2 PC 3 PC 4 PC 5 PC 6 PC 7 PC 8 b. Para 2 subredes com 4 PC´s em cada uma. Nome IP MASCARA PCA 1 PCA 2 PCA 3 PCA 4 PCB 5 PCB 6 PCB 7 PCB 8 c. Para 4 subredes com 2 PC´s em cada uma. Nome IP MASCARA PCA 1 PCA 2 PCB 3 PCB 4 PCC 5 PCC 6 PCD 7 PCD 8 28 14. Em uma escola deseja-se separa os computadores em quatro grupos: Diretoria, Técnicos Administrativos, Professores e Alunos. Use a faixa de IP 192.168.100.0, calculando a faixa e as máscaras apropriadas para cada grupo. Setor N o de Pontos Blocos (bits) IP (Faixa) Mascara Diretoria 4 Téc. Adm 15 Professores 40 Alunos 110 a. 1 HUB de 8 porta com dois PC’s para cada subrede. Nome IP MASCARA Adm-1 Adm-2 Prof-1 Prof-2 Aluno-1 Aluno-2 Dir-1 Dir-2 b. A escola possui 5 laboratórios com 21 computadores duas salas de treinamento para professores e uma área administrativa com salas para diretoria técnicos e sala de TI. Para esta escola será necessário: 5 switch 24 portas - laboratórios de informática com 21 computadores 2 switch 24 portas - salas de treinamento professores com 20 computadores 1 switch 24 portas - sala diretoria, técnicos administrativos e sala de Tecnologia. 15. Endereçamento de Rede. 29 30
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