Aula 02 - Protocolos de redes

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CCT0300 – PROTOCOLOS DE REDES E DE COMPUTADORES
Aula 02
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Objetivos
Conceituar e diferenciar uma arquitetura cliente servidor e uma arquitetura ponto a ponto; 
Compreender os principais serviços de rede existentes na Internet; 
Entender o conceito de multiplexação e demultiplexação de serviços em uma rede; 
Compreender a importância das portas e endereços; 
Descrever as principais características dos serviços de transporte TCP e UDP; 
Compreender a relação entre as aplicações e os serviços de transporte; 
Definir em algumas aplicações qual serviço de transporte é mais adequado; 
Conhecer comando para descobrir portas e protocolos em utilização na estação. 
O aluno deverá ser capaz de: 
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Conteúdo
2.1 Conceitos de arquitetura cliente-servidor e ponto a ponto (P2P); 
2.2 Conceitos gerais dos serviços de rede: Telnet, SMTP, HTTP, FTP, DNS, SMNP, SIP etc.; 
2.3 Conceitos do protocolo de transporte; 
2.4 Relação entre as camadas de transporte e de redes; 
2.5 Multiplexação e demultiplexação; 
2.6 Conceito de portas e endereços;
2.7 Protocolo de entrega confiável e orientados a conexão (TCP); 
2.8 Protocolo de melhor esforço e não orientado a conexão (UDP); 
2.9 Princípios de controle de congestionamento. 
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Camada de Aplicação – Funcionalidades e Protocolos
Applicação: A Interface entre as Redes
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Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
Camada superior dos modelos OSI e TCP/IP
Fornece a interface entre as aplicações que utilizamos para comunicação e a rede subjacente pela qual nossas mensagens são transmitidas
Os protocolos da camada de aplicação são utilizados para troca de dados entre programas executados nos hosts de origem e de destino
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Dois importantes conceitos:
 Camada de Aplicação:
O primeiro passo para transferir dados na rede
Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
Software de Aplicação:
O programa usado para a comunicação através da rede
Por exemplo:
Quando uma página web é exibida:
A camada de Aplicação usa o Potocolo HTTP
O Software da Aplicação é o seu browser.
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Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
A funcionalidade dos protocolos da camada de aplicação TCP/IP se ajusta à estrutura das três camadas superiores do modelo OSI
A maioria dos protocolos da camada de Aplicação TCP/IP foi desenvolvida antes do surgimento de computadores pessoais, interfaces gráficas de usuário e objetos multimídia
Implementam muito pouco da funcionalidade especificada nas camadas de Apresentação e Sessão do modelo OSI
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Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
Funções da camada de Apresentação
Codificação e conversão de dados da camada de Aplicação
Compressão
Formatos de compressão e codificação: GIF, JPG, TIF
Criptografia
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Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
Funções da Camada de Sessão:
Criar e manter diálogos entre as aplicações de origem e destino
Lida com a troca de informações para iniciar diálogos, mantê-los ativos e reiniciar sessões interrompidas ou ociosas por um longo período de tempo
 Incorporado pela maioria das aplicações (e.g. Web Browser)
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Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
DNS (Domain Name System):
Resolve nomes de Internet (URLs) em endereços IP
APLICAÇÕES
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Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
Telnet:
Simulador de Terminal - fornece acesso remoto a servidores e dispositivos de rede
APLICAÇÕES
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Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Transfere mensagens de email e anexos
APLICAÇÕES
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Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Atribui endereços IP e outros parâmetros aos hosts
APLICAÇÕES
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Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Transfere arquivos que são construídos pelas páginas web
APLICAÇÕES
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Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
FTP (File Transfer Protocol): Transfere arquivos entre sistemas
APLICAÇÕES
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Camada de Aplicação- Modelos OSI e TCP/IP
Normalmente, um único servidor funcionará como um servidor para multiplos protocolos da Aplicação
APLICAÇÕES
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Software da Camada de Aplicação
Dentro da camada de Aplicação, há duas formas de programa de software ou processo que fornecem acesso à rede:
Aplicações 
Serviços
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Software da Camada de Aplicação
Aplicações que detectam redes:
Programas de software usados por pessoas para se comunicarem pela rede
Implementam os protocolos da camada de Aplicação e conseguem se comunicar diretamente com as camadas inferiores da pilha de protocolos
Exemplos
Email Clients
Web Browsers
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Software da Camada de Aplicação
Serviços da Camada de Aplicação:
Alguns programas podem precisar da assistência dos serviços da camada de Aplicação para utilizar recursos de rede, por exemplo
Transferência de arquivos
Spooling de impressão em rede
Esses serviços são os programas que fazem interface com a rede e preparam os dados para transferência	
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Software da Camada de Aplicação
A Camada de Aplicação utiliza protocolos implementados dentro de aplicações e serviços
Aplicações oferecem uma maneira de criar mensagens
Serviços da camada de aplicação estabelecem uma interface com a rede 
Protocolos fornecem as regras e formatos que regem como os dados são tratados. 
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Software da Camada de Aplicação
Os protocolos da camada de Aplicação são utilizados pelos dispositivos de origem e destino durante uma sessão de comunicação
Os protocolos da camada de aplicação implementados nos hosts de origem e destino devem corresponder
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Software da Camada de Aplicação
Estabelecem regras coerentes para troca de dados entre aplicações e serviços carregados nos dispositivos participantes
Especificam como os dados dentro das mensagens são estruturados e os tipos de mensagens enviados entre origem e destino
Definem diálogos de mensagem, garantindo que uma mensagem enviada seja conhecida pela resposta esperada
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Funcionalidade e Protocolos da Camada de Aplicação
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Introdução
Ao acessar informações em dispositivos conectados a uma rede, os dados podem não estar fisicamente armazenados neles
Se este for o caso, uma solicitação para acessar tais informações deve ser feita ao dispositivo onde os dados estão
Há três métodos:
Modelo Cliente/Servidor
Aplicações de Rede Peer-to-Peer (P2P)
Hibrido
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Modelo Cliente/Servidor
Recursos são armazenados no servidor
Arquivos são carregados para o cliente
Arquivos são carregados para o servidor
Clientes – combinação de hardware/software que os usuários usam diretamente
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Modelo Cliente/Servidor
O servidor responde com um ou mais streams de dados
Pode exigir informações de controle, como autenticação de usuário e identificação de um arquivo de dados a ser transferido.
O cliente inicia a troca solicitando dados do servidor
Clientes – combinação de hardware/software que os usuários usam diretamente
Recursos são armazenadosno servidor
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Modelo Cliente/Servidor
A maior vantagem do modelo cliente/servidor é a centralização dos recursos
User Names and Senhas, Arquivos, Banco de dados
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Servidores
Web Server
FTP Server
Database Server
Servidores são repositórios de 
informações
Processos no servidor controlam a entrega da informação ao cliente
A informação é normalmente compartilhada com múltiplos clientes
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Servidores
Alguns servidores podem exigir a autenticação dos usuários para acessar os dados ou a rede
Servidor FTP:
Pode requerer uma conta e senha antes de permitir uma transferência
Servidor de Dominio: Exigirá um usuário e senha para acesso a rede
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Servidores
O servidor executa um serviço, ou processo, às vezes chamado de daemon de servidor
Daemons (como outros serviços):
Executados em segundo plano 
Não estão sob o controle direto de um usuário final
São descritos como "ouvintes" de uma solicitação de um cliente
programados para responder sempre que o servidor 	recebe uma solicitação para o serviço fornecido pelo daemon
Quando um daemon "ouve" uma solicitação de um cliente:
Troca as mensagens correspondentes com o cliente
Envia os dados solicitados ao cliente no formato adequado
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Protocolos e Serviços da camada de Aplicação
Servidores normalmente têm diversos clientes solicitando informações ao mesmo tempo
Exemplo: servidor Telnet 
O daemon Telnet ouve as requisições que são recebidas na porta 23
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Redes Peer-to-Peer (P2P)
Dois ou mais computadores são conectados via rede e podem compartilhar recursos (como impressoras e arquivos) sem ter um servidor dedicado
Cada dispositivo final conectado (conhecido como par (peer)) pode funcionar como cliente ou servidor 
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Redes Peer-to-Peer (P2P)
Desvantagem
Recursos da rede descentralizados
Segurança - as contas de usuário e direitos de acesso devem ser definidos individualmente em cada dispositivo.
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Redes Peer-to-Peer (P2P)
Permite que um dispositivo atue como cliente e servidor na mesma comunicação
Ambos podem iniciar uma comunicação e são considerados iguais no processo de comunicação
cada cliente é um servidor e cada servidor é um cliente
Protocolos de Redes e de Computadores
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Exemplos de Serviços e Protocolos da Camada de Aplicação
Protocolos de Redes e de Computadores
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Introdução
Protocolos específicos usados comumente:
IP Header
TCP Header
HTTP Header
Data
A camada de transporte utiliza um esquema de endereçamento chamado número de porta.
Os números de porta identificam aplicações e serviços da camada de Aplicação que são a origem e o destino dos dados
Programas de servidor geralmente utilizam números de porta pré-definidos comumente conhecidos por clientes
À medida que examinarmos os diferentes protocolos e serviços da camada de Aplicação TCP/IP, falaremos dos números de porta TCP e UDP normalmente associados a tais serviços
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Introdução
IP Header
TCP Header
HTTP Header
Data
Application / Service
Acronym
Port
Domain Name System
DNS
53
Hypertext Transfer Protocol
HTTP
80
Simple Mail Transfer Protocol
SMTP
25
Post Office Protocol
POP3
110
Telnet
Telnet
23
Dynamic Host Configuration Protocol
DHCP
67
File Transfer Protocol
FTP
20, 21
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Serviços e Protocolos da Camada de Aplicação
Domain Name System DNS
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Resolução de Endereços (DNS)
Protocolos de Redes e de Computadores
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Resolução de Endereços (DNS)
O protocolo DNS define um serviço automatizado que alia os nomes de recursos com o endereço de rede numérico necessário
DNS é um serviço cliente/servidor. Entretanto, ao inves dos outros serviços que utilizam um cliente que é uma aplicação (navegador Web, cliente de e-mail), o cliente DNS é executado como um serviço
O cliente DNS (resolvedor DNS) suporta a resolução de nome para outras aplicações de rede e outros serviços que precisam dele
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Resolução de Endereços (DNS)
Ao configurar um dispositivo de rede, geralmente fornecemos um ou mais endereços de Servidor DNS que o cliente DNS pode utilizar para resolução de nome.
IP Address		192.168.25.25	
Subnet Mask	255.255.255.0
Default Gateway	192.168.25.1
DNS Server		208.67.222.222
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Resolução de Endereços (DNS)
DNS e o Browser:
Primeiro, um nome ou URL é dado como entrada no campo de endereço do browser.
	O browser passa o nome para o resolvedor DNS
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Resolução de Endereços (DNS)
DNS e o Browser:
O resolvedor de DNS envia uma requisição de DNS para o servidor de DNS
O servidor então procura em seus registros e resolve o nome com o endereço IP correspondente
2 - www.estacio.br
3 - www.estacio.br = 200.16.152.71
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Resolução de Endereços (DNS)
DNS e o Browser:
O servidor DNS então envia o endereço IP de volta ao cliente que fez a requisição. O endereço IP será usado no processo de encapsulamento, como o endereço de destino para o pacote enviado para novaoi.oi.com.br
2 - www.estacio.br
3 - www.estacio.br = 200.16.152.71
4 - 200.16.152.71
1
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Resolução de Endereços (DNS)
Utilitário - nslookup:
Sistema Operacional Windows fornece o utilitário nslookup
Permite que o usuário consulte manualmente os servidores de nome para decidir um nome de host
Usado para corrigir problemas de resolução de nome e verificar o status atual dos servidores de nome
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Resolução de Endereços (DNS)
Sistema hierárquico para criar um banco de dados de nomes para fornecer resolução do nome
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Resolução de Endereços (DNS)
Os servidores raiz mantêm registros sobre como chegar aos servidores de domínio de nível superior
Os servidores de nível superior têm registros que levam aos servidores de domínio de nível secundário, e assim por diante ...
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Resolução de Endereços (DNS)
Os servidores DNS armazenam diferentes tipos de registro de recurso utilizados para definir nomes
Esses registros contêm o nome, endereço e tipo de registro.
A - endereço do dispositivo final
NS - servidor de nome confiável
CNAME - nome canônico (ou Nome de Domínio Completo) para um codinome; utilizado quando vários serviços têm um único endereço de rede, mas cada serviço tem sua própria entrada no DNS 
MX - registro de troca de correspondência; mapeia um nome de domínio para uma lista de servidores de troca de e-mail para tal domínio
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Resolução de Endereços (DNS)
? www.site.com
? www.site.com
www.site.com = 202.2.2.2
Armazena em cache, Envia ao cliente
www.site.com = 202.2.2.2 ….Armazena em cache
Um servidor DNS fornece a resolução de nome utilizando o daemon do nome, chamado de named (name dee).
www.site.com = 202.2.2.2
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Resolução de Endereços (DNS)
Utilitário:
ipconfig /flushdns
Limpa o conteúdo da cache do PC
ipconfig /displaydns
Mostra o conteúdo da cache do PC
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Serviço WWW e 
Hypertext Transfer Protocol
HTTP
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Serviço WWW e HTTP
Os navegadores Web são as aplicações cliente que nossos computadores utilizam para se conectar à World Wide Web e acessar recursos armazenados em um servidor Web
ProtocoloNavegador
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Serviço WWW e HTTP
HTTP é utilizado na World Wide Web para transferência de dados 
HTTP especifica um protocolo de solicitação/resposta
Quando um cliente solicita uma página web, o protocolo HTTP define o tipo de mensagem que será trocada, por exemplo:
GET - Solicitação de cliente para dados
PUT e POST - são utilizados para enviar mensagens que fazem upload de dados ao servidor Web
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Serviço WWW e HTTP
O servidor responde ou com:
O objeto solicitado
Uma mensagem de erro, se for o caso
Ou outra mensagem de status
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Códigos de status das respostas
200 OK
Requisição bem-sucedida, informação é entregue c/ resposta
301 Moved Permanently
objeto requisitado foi removido permanentemente; nova localização é especificada no cabeçalho Location:. O cliente recupera automaticamente a nova URL
400 Bad Request
mensagem de requisição não foi entendida pelo servidor
404 Not Found
o documento requisitado não existe no servidor
505 HTTP Version Not Supported
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Códigos de status das respostas
Para comunicação segura pela Internet, o protocolo HTTP Seguro (HTTPS) é utilizado:
Permite que servidores e clientes troquem informações com segurança pela Internet
Pode utilizar autenticação e criptografia para proteger os dados
Especifica regras adicionais para a passagem de dados entre a camada de Aplicação e a de Transporte.
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Serviços de E-Mail e Protocolos SMTP/POP
 Revolucionou a forma como as pessoas se comunicam 
Aplicações e Serviços
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
Post Office Protocol (POP and POP3)
Internet Message Access Protocol (IMAP)
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Serviços de E-Mail e Protocolos SMTP/POP
Mail User Agent (MUA) é usado para compor mensagens
Também conhecida como cliente de e-mail
MUA permite que mensagens sejam enviadas e recebidas
Mensagens são colocadas na caixa de correio do cliente
Recebidas usando POP3 or IMAP
Enviadas usando SMTP
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Protocolos de Acesso ao Correio
agente
usuário
servidor de
 correio da origem
agente
usuário
SMTP
SMTP
POP3, IMAP,HTTP
servidor de
correio do destino
SMTP: entrega e armazenamento no servidor do destino
Protocolos de acesso: recuperação de mensagens do servidor 
POP: Post Office Protocol [RFC 1939]
autorização (agente <-->servidor) e descarga (download)
IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 1730]
mais recursos (mais complexo)
manipulação de mensagens armazenadas no servidor
HTTP: Hotmail , Yahoo! Mail, Gmail, etc.
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Processos de Servidor de e-mail: MTA and MDA
Servidor de e-mail opera dois processos separados:
Mail Transfer Agent (MTA):
utilizado para encaminhar e-mail. 
recebe mensagens do MUA ou de outro MTA
Com base no cabeçalho da mensagem, ele determina como uma mensagem tem de ser encaminhada para chegar a seu destino 
Mail Transfer Agent (MTA):
Recebe as correspondências do MTA e as coloca nas caixas de correio dos usuários adequados
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Processos de Servidor de e-mail: MTA and MDA
Cliente envia uma mensagem para o MTA usando SMTP
O destinatário está na minha lista?
Não……Encaminhe para outro servidor
O destinatário está na minha lista?
Sim……Coloque o e-mail na caixa de correio do destinatário
Cliente recebe mensagens usando POP3 ou IMAP
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File Transfer Protocol
FTP
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File Transfer Protocol (FTP)
FTP foi desenvolvido para possibilitar transferências de arquivos entre um cliente e um servidor
Utilizado para carregar e baixar arquivos de um servidor que executa o daemon FTP (FTPd)
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File Transfer Protocol (FTP)
Conexão de controle
Username and password…
Para cada arquivo transferido, o TCP abre e fecha a conexão de dados na Porta 20
21
21
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Serviços e Protocolos da Camada de Aplicação
Dynamic Host Configuration Protocol
DHCP
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Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
Endereço IP e outras configurações podem ser obtidas dinamicamente
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Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
Endereço IP
Mascara de sub-rede
Default Gateway
Nome de Dominio
Servidor DNS
Outros ….
Servidores DHCP podem estar em uma LAN, em um roteador ou um ISP
Protocolos de Redes e de Computadores
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Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
DHCP é um processo de quatro passos
Cliente transmite um pacote DHCP DISCOVER para identificar qualquer servidor DHCP disponível na rede. Pode ter mais que um disponível
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Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
DHCP é um processo de quatro passos
Um servidor DHCP responde com um DHCP OFFER (mensagem de oferta de aluguel) com informações de endereço IP atribuído, máscara de sub-rede, servidor DNS e gateway padrão, além da duração do aluguel
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Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
DHCP é um processo de quatro passos
Responde com um DHCP REQUEST que identifique o servidor explícito e a oferta de aluguel que o cliente está aceitando
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Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
DHCP é um processo de quatro passos
Se a oferta estiver válida, o servidor retornará uma mensagem DHCP ACK que confirma ao cliente que o aluguel foi finalizado. Se a oferta não for mais válida o servidor selecionado responderá com uma mensagem DHCP NAK
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Compartilhamento de arquivos P2P
Protocolos de Redes e de Computadores
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Protocolo Gnutella e Serviços P2P
Aplicações Peer-to-peer são responsáveis pela maior parte do tráfego total (50 a 90%) da Internet
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Protocolo Gnutella e Serviços P2P
Aplicações Peer-to-peer são responsáveis pela maior parte do tráfego total (50 a 90%) da Internet
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Protocolo Gnutella e Serviços P2P
Aplicações Peer-to-peer são responsáveis pela maior parte do tráfego total (50 a 90%) da Internet
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Compartilhamento de arquivos P2P: diretório centralizado
Projeto original do Napster
1) quando um par se conecta, ele informa ao servidor central:
IP
Conteúdo
2) Alice consulta por “Hey Jude”
3) Alice requisita o arquivo de Bob
centralized
directory server
peers
Alice
Bob
1
1
1
1
2
3
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AULA 02
P2P: problemas com diretórios centralizados
Ponto único de falha
Gargalo de desempenho
Violação dos direitos de cópia (Copyright)
transferência de arquivos: descentralizada
localização de conteúdo: centralizada
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Protocolo Gnutella e Serviços P2P
Pares (hosts) atuam como cliente e servidor
Não há um servidor centralizado
As transferências de arquivos reais geralmente usam serviços HTTP
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AULA 02
Telnet
Serviços e Protocolos da Camada de Aplicação
Protocolos de Redes e de Computadores
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Protocolos e Serviços Telnet
Telnet
Desenvolvido para atender pessoas que precisavam de uma maneira de acessar remotamente os sistemas de computação da mesma forma que faziam com os terminais diretamente acoplados
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Protocolos e Serviços Telnet
Fornece um método padrão de simulação de dispositivos de terminal com base em texto na rede de dados
Permite ao usuário acessar remotamenteoutro dispositivo (host, router, switch)
Uma conexão que utiliza Telnet é chamada de sessão de Terminal Virtual (VTY)
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Protocolos e Serviços Telnet
Telnet utiliza software para criar um dispositivo virtual que forneça os mesmos recursos de uma sessão de terminal com acesso à interface de linha de comando (CLI) do servidor
Clientes Telnet: Putty, Teraterm, HyperTerminal
Protocolos de Redes e de Computadores
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Protocolos e Serviços Telnet
Autenticação forte, criptografia de dados
Telnet suporta autenticação do usuário , mas não dados criptografados (texto claro)
Secure Shell (SSH) – protocolo que oferece um método seguro para acessar servidores
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Serviços e Protocolos de Transporte
aplicação
transporte
rede
enlace
física
rede
enlace
física
rede
enlace
física
rede
enlace
física
rede
enlace
física
rede
enlace
física
aplicação
transporte
rede
enlace
física
transporte lógico fim-a-fim
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Serviço de Transporte vs Rede
Camada de rede:
 Comunicação lógica entre hospedeiros
Camada de transporte: 
 comunicação lógica entre processos 
 utiliza e aprimora os serviços oferecidos pela camada de rede
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Serviços de Transporte da Internet
TCP: Entrega unicast, sequencial e confiável
 - Estabelecimento de conexão
 - Controle de fluxo
 - Controle de congestionamento
UDP: Entrega unicast ou multicast, não confiável (best-effort) e não seqüencial 
Não disponíveis: 
 - Garantia de retardo
 - Garantia de banda
 - Multicast confiável
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Papel da Camada de Transporte
Responsável pela transferência fim-a-fim geral de dados de aplicação
Encapsulamento de dados de aplicação para uso pela camada de Rede
Habilita a comunicação de múltiplas aplicações na rede ao mesmo tempo em um único dispositivo 
Assegura que, se necessário, todos os dados sejam recebidos confiavelmente e em ordem pela aplicação correta.
Emprega mecanismos de tratamento de erros 
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Separação de Múltiplas Comunicações
Qualquer host pode ter múltiplas aplicações que se comunicam através da rede
A camada de Transporte mantem esses fluxos separados
Por exemplo, o texto de uma mensagem instantânea não aparece em um e-mail
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Segmentação dos Dados
A camada de transporte divide esse fluxo em partes menores, chamados segmentos.
A camada de aplicação envia um fluxo completo (tamanho grande)
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AULA 02
Segmentação dos Dados
Segmentação permite a multiplexação dos dados de todas as sessões
Multiplexação permite aplicações multiplas e concorrentes
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Reagrupamento dos Segmentos
Numeração dos segmentos permite o reagrupamento dos dados na ordem apropriada
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Reagrupamento dos Segmentos
Quando criado, cada segmento é atribuido a um único identificador da aplicação (número de porta)
Após o reagrupamento, o número de porta é usado para passar o dado à aplicação correta
25
25
80
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Controle de Fluxo
Hosts de Rede tem recursos limitados (Memória, Largura de Banda)
Controle de Fluxo – Regula a quantidade de dados que pode ser transmitida ou recebida
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Entrega Confiável
É possível que parte dos dados sejam corrompidos ou perdidos
Protocolos da camada de transporte podem solicitar retransmissão
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Orientado a conexão
A camada de transporte fornece serviço orientado a conexão
Permite aos dados serem gerenciados de perto
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Suporte à Comunicação Confiável
UDP
TCP
Relembre – Principal função da camada de Transporte é gerenciar os dados da aplicação para as conversações entre os hosts
Diferentes aplicações têm diferentes necessidades para seus dados
Diferentes protocolos de Transporte têm sido desenvolvidos para satisfazer estas necessidades
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Camada de Transporte
TCP e UDP
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
TCP e UDP
Protocolos da camada de transporte mais comuns
Protocolos de Redes e de Computadores
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User Datagram Protocol (UDP)
Sem-conexão
Entrega de melhor esforço (Best Effort)
Baixo overhead
Exemplos de Aplicação
Domain Name System (DNS)
Jogos online
Voice over IP (VoIP)
Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
Trivial File Transfer Protocol (TFTP)
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Transmission Control Protocol (TCP)
Orientado a conexão
Entrega confiável
Checagem de erro
Controle de Erro
Exemplos de Aplicações
Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
File Transfer Protocol (FTP)
Telnet
Simple Message Transfer Protocol (SMTP)
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Camada de Transporte
Endereçamento de Porta
Protocolos de Redes e de Computadores
AULA 02
Identificação das Conversações
TCP e UDP usam números de porta para passar a informação as camadas superiores
Socket - combinação do número de porta e do endereço IP
Identifica exclusivamente um processo particular sendo executado em um dispositivo de host específico
e.g. 207.134.65.2:80 referencia um socket HTTP
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AULA 02
Identificação de Conversações
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AULA 02
Tipos de Endereço de Porta
IANA - órgão de padrões responsável pela designação de vários padrões de endereçamento
Designa números de porta
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AULA 02
Tipos de Endereço de Porta
Portas Conhecidas:
Reservados para serviços e aplicações comuns
21 – FTP Control
23 – Telnet
20 – FTP Data
25 – SMTP
194 – IRC
110 – POP3
443 – HTTPS
520 – RIP
69 – TFTP
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AULA 02
Tipos de Endereço de Porta
Portas Registradas:
Aplicações e processos do usuário (opcional)
1863 – MSN Messenger
8008 – Alternate HTTP
8080 – Alternate HTTP
2000 – Cisco VoIP
1812 – RADIUS
5004 – RTP
5060 – SIP (VoIP)
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AULA 02
Tipos de Endereço de Porta
Portas Dinamicas:
Atribuida dinamicamente a aplicações de cliente quando se inicia uma conexão
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AULA 02
Tipos de Endereço de Porta
Utilização do TCP e do UDP :
Algumas aplicações podem usar tanto TCP como UDP 
Por exemplo, o baixo overhead (sobrecarga) do UDP habilita ao DNS servir a muitas solicitações de clientes muito rapidamente
As vezes, no entanto, o envio da informação solicitada pode exigir a confiabilidade do TCP. Neste caso, o número 53 de porta conhecida é usado por ambos os protocolos com este serviço
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AULA 02
As vezes é necessário conhecer quais conexões TCP ativas estão abertas e sendo executadas em um host de rede
Ferramentas
Connection State
netstat –a –n command
TCP/UDP
Source IP
Source Port
Destination IP
Destination Port
Source Socket
Destination Socket
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Camada de Transporte
Comunicação TCP confiável
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AULA 02
Transmission Control Protocol (TCP)
Orientado a conexão
Entrega confiável
Checagem de erro
Controle de Erro
Exemplos de Aplicações
Hypertext Transfer Protocol (HTTP)
File Transfer Protocol (FTP)
Telnet
Simple Message Transfer Protocol (SMTP)
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AULA 02
Tipos de Endereço de Porta
A distinção principal entre o TCP e o UDP está na confiabilidade. 
TCP usa sessões orientadas à conexão 
Antes de algum dado ser trocado, a camada de Transporte inicia umprocesso para criar uma conexão com o destino 
Esta conexão habilita o rastreamento de uma sessão
Números de sequência
Reconhecimento
Overhead do TCP - Tráfego de rede gerado por confirmações e retransmissões
Confiabilidade é alcançada através de campos com funções específicas no segmento TCP
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AULA 02
Tornando as Conversações Confiáveis
Sessão TCP que abriu uma conexão. Normalmente um valor aleatório até 1023
Aplicação da camada superior no destino remoto
Número do último octeto (byte) no segmento
Número do próximo octeto (byte) esperado pelo receptor
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Tornando as Conversações Confiáveis
Tamanho do cabeçalho do segmento em bytes
Campo de 1 bit, usado na sessão de gerenciamento
Controle de fluxo
Se o Flag urgente é setado, o dado é alocado como urgente
Checagem de erro no cabeçalho
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AULA 02
Processo TCP em Servidores
Servidor responde com a página web
Configura a porta fonte para 80 e usa a porta de origem do cliente como a porta de destino
Source = 80
Destination = 49650
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AULA 02
Processo TCP em Servidores
Note como as portas de origem e destino são usadas
Source = 80
Destination = 49650
Source = 80
Destination = 49650
Source = 49650
Destination = 80
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AULA 02
Processo TCP em Servidores
Como a camada de transporte separa os fluxos?
Socket (IP Address:Port)
172.16.230.5
207.22.146.33
172.16.230.5:49650
172.16.230.5:49655
207.22.146.33:49650
207.22.146.33:49655
Source = 49650
Destination = 80
Source = 80
Destination = 49650
Source = 49655
Destination = 80
Source = 80
Destination = 49655
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AULA 02
Camada de Transporte
Estabelecimento e Encerramento de ConexãoTCP
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AULA 02
Para uma conexão ser estabelecida, as duas estações finais devem sincronizar os numeros de sequencias iniciais (ISNs)
O ISN é um valor sequencial inicial usado quando uma conexão TCP é estabelecida
Handshake Triplo do TCP
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AULA 02
Números de sequencia são usados para rastrear a ordem dos segmentos e assegurar que não houve perda de segmentos na transmissão
Os campos Flag são usados para identificar o tipo e segmento
Handshake Triplo do TCP
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AULA 02
Handshake Triplo do TCP
1
Eu quero me conectar e aqui está o primeiro número de sequência
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AULA 02
Handshake Triplo do TCP
1
2
OK….Aqui está meu primeiro número de sequência;
Adicionei 1 ao seu ISN como um reconhecimento. Espararei que esse seja seu próximo número de sequência
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AULA 02
Handshake Triplo do TCP
3
OK….Aqui está o próximo segmento com o número de sequência esperado.
 Adicionei 1 ao seu ISN como um reconhecimento. Esperarei que esse seja seu próximo númeor de sequência
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AULA 02
1
2
3
Apenas parte dos cabeçalhos são mostrados …
Handshake Triplo do TCP
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AULA 02
Processo de quatro passos usando os campos Flag e número de sequência
Término da Sessão TCP
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Camada de Transporte
Reconhecimento e Janelamento TCP
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AULA 02
Reagrupamento de Segmentos TCP
Lembre-se que a camada de transporte deve reagrupar os segmentos na ordem correta
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AULA 02
Confirmação TCP com Janelamento
Usados juntos para confirmar o recebimento da mensagem
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AULA 02
Confirmação TCP com Janelamento
ACK = ISN + 1
Confirmação Esperada
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AULA 02
Com uma janela de tamanho 10, cada segmento carrega apenas 10 bytes de dados e deve aguardar pela confirmação de recebimento antes de outro segmento ser transmitido
Confirmação TCP com Janelamento
Tamanho da Janela:
Quantidade de dados que pode ser enviado antes que uma confirmação seja recebida
Determinado pelo campo no cabeçalho TCP
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Um serviço de host de destino usando TCP geralmente reconhece os dados apenas para bytes sequênciais contíguos
Se estiver faltando um ou mais segmentos, apenas os dados nos segmentos que completam o fluxo serão confirmados
Retransmissão TCP
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Controle de Fluxo TCP
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Controle de Fluxo TCP
O tamanho da janela inicial é determinado durante o handshake triplo
Quantidade de dados que pode ser enviado antes de um reconhecimento
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Tamanho Dinamico da Janela TCP
Serviço TCP é Full-duplex:
Significa que dados podem trafegar em cada direção, simultaneamente
Tamanhos de janela, número de sequência e número de reconhecimento são independentes de cada fluxo de dados
O host de recebimento envia o valor do tamanho de janela ao remetente para indicar o número de bytes que ele está preparado para receber como parte desta sessão
Se o destino precisar diminuir a velocidade da taxa de comunicação, ele pode enviar um valor de tamanho de janela pequeno para a origem como parte de uma confirmação
Se não há restrição (nem perda), o tamanho de janela continuará a aumentar 
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Tamanho da Janela Dinâmica
Tamanho de janela Inicial
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Tamanho da Janela Dinâmica
Tamanho de janela Inicial
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Camada de Transporte
UDP - Comunicação com Baixo Overhead
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User Datagram Protocol (UDP)
Sem-conexão
Entrega de melhor esforço (Best Effort)
Baixo overhead	
Exemplos de Aplicações
Domain Name System (DNS)
Jogos online
Voice over IP (VoIP)
Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP)
Trivial File Transfer Protocol (TFTP)
Sem Handshake triplo
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AULA 02
User Datagram Protocol (UDP)
Baixo Overhead:
Sem-Conexão:
Sem estabelecimento de conexão, como o TCP
Não confiável ou entrega de “Melhor Esforço”:
Sem detecção de erro
Sem controle de Fluxo
Sem controle de congestionamento
Sem número de sequência para entrega ordenada
Quando uma aplicação tem dado a enviar, ela simplesmente envia o dado
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AULA 02
User Datagram Protocol (UDP)
Quando múltiplos datagramas são enviados a um destino, eles podem tomar diferentes caminhos e chegar na ordem errada.
O UDP não rastreia os números de sequência da forma que o TCP faz.
O UDP não tem um modo para reordenar os datagramas na sua ordem de transmissão.
UDP simplesmente reagrupa os dados na ordem que eles foram recebidos e os encaminha para a aplicação 
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Resumo: Número de Portas
Port Number
Application
Layer 4 Protocol
Description
20
FTP
TCP
File Transfer Protocol – Data
21
FTP
TCP
File Transfer Protocol – Control Commands
23
TELNET
TCP
Terminal connection
25
SMTP
TCP
Simple Mail Transfer Protocol - Email
53
DNS
UDP
Domain Name System
67,68
DHCP
UDP
Dynamic Host Configuration Protocol
69
TFTP
UDP
Trivial File Transfer Protocol
80
HTTP
TCP
Hypertext Transfer Protocol
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