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FACULDADE ESTÁCIO SÁ – PE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO REDES DE COMPUTADORES PROF :DJACIR MACIEL maciel.estacio@gmail.com Aula – REVISÃO AV 1 SI(A) Solução mais apropriada é a comutação. Uma rede comutada consiste de uma série de nós interligados, chamados comutadores; Os comutadores são dispositivos capazes de criar conexões temporárias entre dois ou mais dispositivos; COMUTADORES Como se dividem as redes comutadas : REDES COMUTADAS Em uma rede de comutação de pacotes não existe reserva de recursos; os recursos são alocados sob demanda. Cada pacote é tratado independentemente dos demais Não há largura de banda reservada; A alocação é através do FIFO COMUTAÇÃO POR PACOTES Técnicas de Comutação pacotes Pacotes podem ser tratados de dois modos : Datagrama Circuito Virtual COMUTAÇÃO POR PACOTES Modo Datagrama Cada pacote é tratado de forma independente; Pacotes podem tomar qualquer rota existente; Pacotes podem ser perder; Responsabilidade de reordenar e recuperar pacotes perdidos : receptor. COMUTAÇÃO POR PACOTES Modo Datagrama COMUTAÇÃO POR PACOTES Roteamento • Aspecto importante das redes baseadas em comutação de pacotes • Requisitos – Correção – Simplicidade – Robustez – Estabilidade – Eficiência COMUTAÇÃO POR PACOTES CLASSIFICAÇÃO DAS REDES DE COMPUTADORES Surgimento das LANs As LANs (Local Area Network) que tinham como carro chefe os PC (Personal Computer), que eram a revolução da época; Podemos categorizar a rede local (LAN) como sendo uma rede que conecta seus equipamentos em uma área relativamente próxima, (não geograficamente dispersa) com enlaces de alta velocidade. CLASSIFICAÇÃO DAS REDES DE COMPUTADORES LAN ( Local Area Network) São redes, onde os equipamentos que a compõem, estão em uma pequena área geográfica; ‡Em Geral, taxas de transmissão são maiores do que as encontradas nas WANs. CLASSIFICAÇÃO DAS REDES DE COMPUTADORES Surgimento das WANs A WAN (Wide Area Network), que categoriza-se como sendo uma rede que interliga dispositivos de comunicação para acesso final ao dispositivos terminais de dados; Uma rede que tem como finalidade conectar computadores dispersos em uma grande área de alcance. Modelo OSI Estabelecida em 1947 a Internacional Organization for Standardization (ISO) é um órgão que se dedica ao estabelecimento de acordos mundiais sobre padrões internacionais; Um padrão ISO que cobre todos os aspectos das comunicações de dados em redes é o modelo OSI (open Systems Interconnection). ARQUITETURAS DE CAMADAS Um sistema aberto é um conjunto de protocolos que permite que dois sistemas diferentes se comuniquem independente de suas arquiteturas; O propósito do modelo OSI é facilitar a comunicação entre sistemas diferentes sem a necessidade de realizar mudanças na lógica do hardware e software de cada um deles. ARQUITETURAS DE CAMADAS Atenção !!! O OSI não é um protocolo,trata-se de um modelo para compreender e projetar uma arquitetura de redes flexível,robusta e interoperável; ISO é a organização. O OSI é o modelo !!! ARQUITETURAS DE CAMADAS Modelo OSI ARQUITETURAS DE CAMADAS Camadas OSI ARQUITETURAS DE CAMADAS Conjunto de Protocolos TCP/IP Foi desenvolvido antes do modelo OSI; As camadas neste modelo não corresponde exatamente às do modelo OSI; O conjunto foi definido com quatro camadas : host – rede, Internet, Transporte e Aplicação. ARQUITETURAS DE CAMADAS Modelo TCP/IP ARQUITETURAS DE CAMADAS Para que dois dispositivos de redes conversem é necessário que eles “falem a mesma língua”. É necessário um conjunto de regras para coordenar esse diálogo entre computadores numa rede. A esse conjunto de regras dá-se o nome de Protocolo. PROTOCOLO DE REDE Protocolos da Camada de Enlace ACK,NAK, HDLC, PPP, LCP,NCP, CHAP,PAP, IPCP, LLC e MAC. Protocolos da Camada de Rede IP,ICMP ,IGMP, RARP e ARP. PROTOCOLO NAS CAMADAS Protocolos da Camada de Transporte SCTP, TCP e UDP . Protocolos da Camada de Aplicação SMTP, FTP, HTTP, DNS, SNMP e TELNET. PROTOCOLO NAS CAMADAS Unidades de Dados de cada Camada Mensagens (dados) Segmentos; Datagramas; Quadros; Bits PROTOCOLO NAS CAMADAS É responsável por fornecer serviços ao usuários final. Aplicações: processos distribuídos comunicando-se executam nos computadores da rede (hosts) como programas de usuário Trocam mensagens para realização da aplicação ex: email, ftp, Web CAMADA DE APLICAÇÃO O padrão de arquitetura Cliente/Servidor é um padrão muito utilizado nas mais diversas aplicações. O princípio básico de uma arquitetura Cliente/Servidor é a separação da arquitetura em dois lados: o cliente e o servidor. CAMADA DE APLICAÇÃO Estrutura Cliente Servidor CAMADA DE APLICAÇÃO Arquitetura Ponto a Ponto (P2P) A tecnologia peer-to-peer (P2P) surge para mudar o paradigma existente, à medida que não depende de uma organização central ou hierárquica, Dispõem aos seus integrantes as mesmas capacidades e responsabilidades. Através dessa tecnologia qualquer dispositivo pode acessar diretamente os recursos de outro, sem nenhum controle centralizado. CAMADA DE APLICAÇÃO CAMADA DE APLICAÇÃO World Wide Web (WWW rede mundial de computadores) É um repositório de informações interligadas por diversos pontos espalhados ao redor do mundo; CAMADA DE APLICAÇÃO Cliente (Browser) São vários tipos existentes, os mais comuns são : internet explorer,Mozilla,Opera, Safari e Chrome; Cada browser, em geral, formado por três partes: um controlador, programas cliente e interpretadores; O controlador recebe entradas do teclado ou do mouse e usa os programas cliente para acessar os documentos; Após o documento ter sido acessado, o controlador utiliza um dos interpretadores disponíveis para exibir o documento na tela. CAMADA DE APLICAÇÃO Um programa cliente pode utilizar um dos protocolos descritos anteriormente como o FTP, SMTP ou HTTP; O interpretador de comandos pode ser baseado em HTML, Java ou JavaScript, dependendo do tipo de documento ; CAMADA DE APLICAÇÃO Servidor Uma página Web é hospedada em um servidor; Cada vez que chega uma solicitação de um cliente, o documento correspondente é localizado e transferido para ele; Para melhorar a eficiência,em geral os servidores armazenam os arquivos já solicitados anteriormente em um área de cache na memória; CAMADA DE APLICAÇÃO Uniform Resource Locator (URL) Um cliente que deseja acessar uma página Web precisa de seu endereço; Para facilitar o acesso a documentos distribuídos ao redor do mundo, o protocolo HTTP usa o conceito de localizadores. A URL (Uniform Resource Locator - localizadora de recursos uniformes) é um padrão para a especificação de qualquer tipo de informação na Internet. Uma URL é constituída por quatro partes: protocolo, host, porta e caminho (path); CAMADA DE APLICAÇÃO Uniform Resource Locator (URL) O protocolo é o programa cliente/servidor usado para acessar os documentos; Diversos protocolos diferentes podem ser utilizadospara acessar um documento entre estes temos o FTP,SMTP ou HTTP. O mais comum hoje em dia é o HTTP; CAMADA DE APLICAÇÃO HTTP O HTTP é um protocolo usado principalmente para acessar dados na Web; Funciona como uma combinação de dois outros protocolos: FTP e SMTP; Ele é similar ao FTP, pois permite a transferência de arquivos e usa serviços do TCP; CAMADA DE APLICAÇÃO SNMP SNMP (Simple Network Management Protocol - protocolo de gerenciamento de redes simples) É um framework para o gerenciamento de dispositivos de rede em uma internet que utiliza o conjunto de protocolos TCP/IP; Ele fornece um conjunto de operações fundamentais para monitoramento e manutenção de uma internet; CAMADA DE APLICAÇÃO O SNMP é um protocolo de nível de aplicação no qual um pequeno número de estações-gerente controlam um conjunto de agentes; O protocolo é projetado no nível de aplicação de modo que consiga monitorar dispositivos produzidos por diferentes fabricantes e instalados em diferentes redes físicas; A camada de transporte é responsável pela comunicação entre processos. Um protocolo da camada de transporte fornece uma comunicação lógica entre os processos de aplicação que funcionam em host diferentes; Uma comunicação lógica nesse contexto significa que, do ponto de vista da aplicação tudo se passa como se os host estivessem conectados diretamente. CAMADA DE TRANSPORTE Na verdade essas máquinas podem estar conectas remotamente através de inúmeros nós; Processos de aplicação usam a comunicação lógica provida pela camada de transporte para enviar mensagens entre si, sem a preocupação da infra estrutura física. CAMADA DE TRANSPORTE Funções da camada de Transporte Responsável pela movimentação de dados, de forma eficiente e confiável; Deve poder regular o fluxo de dados e garantir confiabilidade, assegurando que os dados cheguem em seu destino sem erros e na sequencia correta CAMADA DE TRANSPORTE Funções da camada de Transporte Deve tornar transparente para os usuários possíveis variações da confiabilidade do serviço fornecido pela camada de rede Camada fim a fim: entidade da camada de transporte da máquina de origem se comunica diretamente com a camada de transporte da máquina de destino CAMADA DE TRANSPORTE Relações entre camada de Transporte e Rede Um protocolo da camada de transporte fornece uma comunicação lógica entre os processos de aplicação que funcionam em host diferentes; Um protocolo da camada de Rede fornece comunicação lógica entre os host diferentes. CAMADA DE TRANSPORTE Multiplexação de Conversação Podem haver muitas aplicações ou serviços sendo executados em cada host na rede. Cada uma destas aplicações ou serviços é designado a um endereço conhecido como uma PORTA para que a camada de Transporte possa determinar com qual aplicação ou serviço o dado é identificado. CAMADA DE TRANSPORTE Multiplexação de Conversação CAMADA DE TRANSPORTE Endereçamento de Porta Os serviços baseados em TCP e UDP rastreiam as várias aplicações que estão se comunicando. Para diferenciar os segmentos e datagramas para cada aplicação, o TCP e o UDP têm campos de cabeçalho que podem identificar unicamente essas aplicações. CAMADA DE TRANSPORTE Estes identificadores únicos são os números de porta. No cabeçalho de cada segmento ou datagrama, há uma porta de origem e destino. O número da porta de origem é o número para essa comunicação associado à aplicação originada no host local. CAMADA DE TRANSPORTE Endereçamento de Porta CAMADA DE TRANSPORTE Portas Conhecidas (Números 0 a 1023) - Esses números estão reservados para serviços e aplicações. Eles são comumente usados para aplicações como o HTTP (servidor web) POP3/SMTP (servidor de e-mail) e Telnet. Através destas portas conhecidas os clientes podem ser programados para solicitar uma conexão com essa porta específica e seu serviço associado. CAMADA DE TRANSPORTE Portas Registradas (Números 1024 a 49151) - Estes números de portas são designados para processos ou aplicações de usuário. Estes processos são principalmente aplicações individuais que um usuário escolheu para instalar em vez de aplicações comuns que receberiam uma Porta Conhecida. CAMADA DE TRANSPORTE O UDP (User Datagram Protocol) é um protocolo de transporte sem conexão (connectionless) e não- confiável. Ele não adiciona nenhum controle adicional aos serviços de entrega do IP exceto pelo fato de implementar a comunicação entre processos , em vez da comunicação entre hosts. Da mesma forma, a verificação de erros é implementada de forma muito limitada. Se o UDP é simples assim, por que um processo iria querer usá-lo? CAMADA DE TRANSPORTE O UDP é um protocolo muito simples com um mínimo de overhead. Se um processo quiser enviar uma pequena mensagem e não se preocupar muito com a confiabilidade, o ele é uma boa escolha. Enviar uma pequena mensagem através do UDP exige menor interação entre o emissor e o receptor do que quando usamos o TCP ou o SCTP. CAMADA DE TRANSPORTE Portas UDP CAMADA DE TRANSPORTE Datagramas de Usuário Os pacotes UDP, denominados datagramas de usuário, possuem um cabeçalho de tamanho fixo, de 8 bytes. CAMADA DE TRANSPORTE Operação do UDP Serviços Sem Conexão (Connectionless) Como mencionado anteriormente, o UDP implementa serviços de transporte sem conexão. Isso significa que cada datagrama de usuário enviado pelo UDP é um datagrama independente. CAMADA DE TRANSPORTE Controle de Fluxo e de Erros O UDP é um protocolo de transporte muito simples e não confiável. Não implementa controle de fluxo e, portanto, nenhum mecanismo de janelamento. O receptor pode ser inundado com um número excessivo de mensagens que chegam a ele. CAMADA DE TRANSPORTE O UDP não implementa mecanismos de controle de erros, exceto o checksum; Isso significa que o emissor não sabe se uma mensagem foi perdida ou duplicada. Quando o receptor detecta um erro por meio do checksum, o datagrama de usuário é descartado de maneira imperceptível. CAMADA DE TRANSPORTE Protocolo TCP O TCP é um protocolo orientado à conexão, descrito na RFC 793. O TCP causa sobrecarga adicional para adicionar funções. As funções adicionais especificadas pelo TCP são as ditas entrega ordenada, entrega confiável e controle de fluxo. CAMADA DE TRANSPORTE Cada segmento TCP tem 20 bytes de overhead no cabeçalho que encapsula o dado da camada de Aplicação, enquanto que o segmento UDP tem apenas 8 bytes. Veja a figura para uma comparação. As aplicações que usam TCP são: Navegadores web, E-mail ,FTP e outros. CAMADA DE TRANSPORTE Diferentemente do UDP, o TCP é um protocolo orientado a conexão; Ele cria uma conexão virtual entre dois processos TCPs pata a transmissão de dados. Além disso, o TCP implementa mecanismos de controle de fluxo e de erros na camada de transporte. CAMADA DE TRANSPORTE Portas usadas pelo CAMADA DE TRANSPORTE O TCP, por outro lado, possibilita a um processo aplicativo enviar dados na forma de um fluxo de bytes e possibilita ao processo de recepção receber dados na forma de um fluxo de bytes OTCP cria um ambiente no qual os dois processos parecem estar conectados por um "canal“ imaginário que transporta seus dados pela Internet. CAMADA DE TRANSPORTE Formato do TCP CAMADA DE TRANSPORTE CAMADA DE REDE Funções : Tem como função básica o roteamento da informação; Endereçamento Lógico; Algoritmos de roteamento; Responsável pelo entrega dos pacotes da origem para qualquer destino na rede, para este processo chamamos de roteamento. CAMADA DE REDE Funções O roteamento tem por finalidade enviar pacotes de uma origem para um destino por um “bom” caminho; Se deve considerar custos dos caminhos; O melhor caminho nem sempre tem menor custo. Tipos de Entregas do Datagrama: Unicast Broadcast; Multicast; Anycast. CAMADA DE REDE Unicast CAMADA DE REDE Broadcast CAMADA DE REDE Multicast CAMADA DE REDE Anycast Um pacote é entregue a um membro mais próximo de um grupo; Anycast é utilizado em modelos de atualização de grupos de DNS; CAMADA DE REDE CAMADA DE REDE O protocolo IP não onera o serviço IP ao proporcionar confiabilidade; Em comparação com um protocolo confiável, o cabeçalho IP é menor; O transporte destes cabeçalhos menores requer menos overhead. CAMADA DE REDE Menos overhead significa menos atraso na entrega; Esta característica é desejável para um protocolo da camada 3; O IP geralmente é considerado um protocolo não confiável; Neste contexto, não confiável não significa que o IP trabalhe adequadamente algumas vezes e não funcione bem outras vezes CAMADA DE REDE Isso também não quer dizer que ele não seja adequado como protocolo de comunicação de dados; O significado de não confiável é simplesmente que o IP não possui a capacidade de gerenciar e recuperar pacotes não entregues ou corrompidos. CAMADA DE REDE Independente do Meio Físico Endereçamento IPv4 – Classfull Classe D : Reservada para Multicast Classe E : Reservada para Estudos Futuros CAMADA DE REDE Definições Importantes Endereço de Rede :Possuem todos os bits de Host iguais a Zero ; 192.18.1.0 Endereço de Broadcast :Possuem todos os bits de host iguais a um. 192.168.1.255 Endereço de Host :Possui pelo menos um bit de Host diferente de zero: 192.168.1.2 CAMADA DE REDE CAMADA DE REDE Endereçamento IPv4 – Classfull Endereçamento de IPV4 – Classfull Máscara de rede CAMADA DE REDE Endereçamento de IPV4 – Públicos Endereçamento públicos são determinados pelo Internic e consistem em identificações de rede com base na classe ou em blocos de endereços com em CIDR que são únicos na internet; São os ip's (IP internet), que poderão ser acessados na internet (ex: o IP de um site publicado na internet). CAMADA DE REDE Endereçamento de IPV4 – Privados Embora a maioria dos endereços de host IPv4 sejam endereços públicos designados para uso em redes que são acessíveis pela Internet, há intervalos de endereços que são usados em redes que precisam acesso limitado ou nenhum acesso à Internet; Esses endereços são chamados de endereços privados. CAMADA DE REDE Endereços Privados Os intervalos de endereços privados são: de 10.0.0.0 a 10.255.255.255 (10.0.0.0 /8) 172.16.0.0 a 172.31.255.255 (172.16.0.0 /12) 92.168.0.0 a 192.168.255.255 (192.168.0.0 /16) CAMADA DE REDE Endereçamento de IPV4 – Reservados Endereços de Rede e de Broadcast O endereço de rede é o primeiro endereço de uma rede e não deve ser usado nas configurações dos host; 192.168.1.0 CAMADA DE REDE Endereçamento de IPV4 – Reservados Endereços de Rede e de Broadcast O endereço de Broadcast possuem o último octeto do campo correspondente do host ,preenchido com 1 e também não deve ser utilizada na rede. 192.168.1.255 CAMADA DE REDE Protocolo ARP O pacote IP é transmitido dentro da parte de dados do quadro utilizado pela placa de rede; Assim sendo, para que o pacote IP seja entregue à máquina desejada, precisamos colocar no campo de endereço MAC de destino do quadro, o endereço MAC desta máquina; CAMADA DE REDE Protocolo ARP – Funcionamento CAMADA DE REDE Protocolo RARP (Reverse Address Resolution Protocol ) O endereço IP de diversas máquinas é conservado em uma área de armazenamento secundário, no disco rígido; Quando uma máquina sem disco necessitar seu endereço IP ela utiliza o RARP. CAMADA DE REDE Protocolo RARP (Reverse Address Resolution Protocol ) Máquinas sem disco precisam saber seu IP Servidores RARP possuem um banco de dados com mapeamento IP x Ethernet Enviam requisição broadcast Recebe endereço IP fornecido por um servidor RARP Armazena em memória até o próximo reboot CAMADA DE REDE BOOTP Este serviço permite uma máquina local obter seu endereço de Internet de um servidor de boot designado; O servidor bootp tem uma lista de endereços de Ethernet e Endereços IP armazenada em um arquivo (bootptab). CAMADA DE REDE DHCP O DHCP tem como principal vantagem em relação ao BOOTP a sua capacidade de configuração automática de estações, sem necessidade de criação de uma tabela de configuração para cada máquina (com seus parâmetros e endereços MAC respectivos, como é o caso de BOOTP); Desta forma, um administrador de rede pode configurar as diversas estações IP existentes na rede de modo genérico, sem especificar uma tabela para cada uma. CAMADA DE REDE O DHCP tem a capacidade de distribuir endereços de forma dinâmica para as estações, usando três métodos de fornecimento distintos: Empréstimo (leasing) de endereço aleatório por tempo limitado; Empréstimo de endereço aleatório por tempo infinito; Empréstimo de endereço fixo(bootp). CAMADA DE REDE Protocolo ICMP O protocolo ICMP é um protocolo auxiliar ao IP, que carrega informações de controle e diagnóstico, informando falhas como TTL do pacote IP expirou, erros de fragmentação, roteadores intermediários congestionados e outros; Uma mensagem ICMP é encapsulada no protocolo IP; Apesar de encapsulado dentro do pacote IP, o protocolo ICMP não é considerado um protocolo de nível mais alto. CAMADA DE REDE Ferramentas de Análise e Diagnósticos Ping Quando queremos determinar se um determinado host está disponível na rede interna ou mesmo na Internet, frequentemente utilizamos o utilitário ping como um dos primeiros recursos de troubleshooting; O fato de um host não responder ao ping não quer dizer que ele esteja realmente fora da rede, pois este serviço pode estar desabilitado neste host por questões de segurança. CAMADA DE REDE Ferramentas de Análise e Diagnósticos Traceroute Um dos campos do cabeçalho IP é chamado TTL - Time to Live - e determina por quantas passagens em roteadores este pacote pode sobreviver. A cada passagem em um roteador ou host este campo é decrementado de 1; Este mecanismo é utilizado para evitar que pacotes percorram a rede eternamente, rodando de um lado para outro. CAMADA DE REDE Traceroute CAMADA DE REDE Analisadores de Protocolos Wireshark É um programa que analisa os dados que os protocolos de rede trocam quando estão ativos; Ele é o sucessor do famoso Ethereal,que fez muito sucesso entre internautas e especialistas em rede. CAMADA DE REDE BOA PROVA !!!
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