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28/02/20 1 Curso: Técnico em Informática Disciplina: Redes Professor: Ricardo A. Amorim eMail ricardoamorim@ifpi.edu.com.br LAB04 20201.13MINF.2V 15:00h às 16:50h Apresentação do Professor � Doutor em Administração 2017 � Doutor em Ciências da Educação 2014 � Mestre em Ciências da Educação 2012 � Especialista em Tecnologia da Informação � Especialista em Ciências da Educação � MBA em Gerenciamento de Projetos � Diretor da Revista: Publicações Acadêmicas � Executivo � Diretor Acadêmico � Consultor � Orientador � Professor Universitário � Analista de Sistemas Tecnologia da Informação e Comunicação, Ambientes Interativos TICs Segundo publicação do IBGE de maio de 2017 a população brasileira é de 216,9 milhões, se compararmos os dados do Censo de 2000 é um crescimento bem significativo, que apresentava nesse ano aproximadamente 169.799.170 pessoas. TICs 94,2 milhões de internautas brasileiros, sendo o Brasil o 5º país mais conectado (IBOPE) TICs è 51,5 milhões acessaram a rede pelo menos uma vez durante o dia (Ibope); è 88,2 milhões acessos de banda larga fixa e móvel (Telebrasil). Se compararmos o mesmo período do ano passado o Brasil cresceu cerca de 37%. 28/02/20 2 TICs O uso do telefone celular se consolida como o principal meio para acessar a internet no Brasil. É o que mostra o Suplemento de Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC) da Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios (Pnad) 2017, divulgado pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE). TICs o ano passado, 92,1% dos domicílios brasileiros acessaram a internet por meio do telefone celular, enquanto 70,1% dos domicí l ios o f izeram por meio do microcomputador. Em 2016, o acesso à internet (80,4% dos domicílios) por meio do celular também foi predominante em relação ao uso do computador (76,6% dos domicílios). Radio - 38 anos TV aberta - 13 anos TV a cabo 10 anos Internet - 4 anos MP3 - 3 anos Facebook - 9 meses Instagram - 9 dias Revolução Tecnológica Tempo para atingir 50 milhões de usuários Curiosidades Curiosidades Mídias Sociais estão cada vez mais populares entre os brasileiros… Curiosidades Facebook 1,11 bilhão Twitter 10 milhões 86% dos internautas brasileiros acessam redes sociais. Curiosidades Brasil 260 milhões de Celulares Visualiza-se 150 vezes o celular por dia Curiosidades 28/02/20 3 Curiosidades ..e no mundo também è Mídias sociais consomem 25% de todo tempo gasto online pelas pessoas è São gastos no mundo 110 bilhões de minutos em redes sociais e blogs è Tem-se gasto 66% mais tempo em mídias sociais do que há um ano è Em 1 ano aumentou 24% a quantidade de pessoas que consomem mídias sociais no mundo è 74% dos internautas americanos utilizam mídias sociais è Na Itália 2/3 dos internautas utilizam Facebook Curiosidades Classe C/ D/ E com acesso a internet è 38% da classe C e 14% da classe D/E usam a web. è Não existem diferenças significativas entre classes para entretenimento e redes sociais. Curiosidades 45 horas é o tempo médio de navegação do brasileiro A média mundial é de 22,4 horas Considerando aplicativos como Skype e chats, a média de navegação do brasileiro vai para 65 horas semanais. Tecnologia Temos um novo cidadão, uma nova pessoa... ….Mais conectado....mais critico....mais engajado..... mais colaborativo......mais móvel....mais SOCIAL! Referências Biográficas • Kurose, James F., Ross, Keith W., Redes de Computadores e a Internet -Uma nova Abordagem, Addison Wesley, 2003. ISBN 85-88639-10-6. • Tanenbaum, A. S., Redes de Computadores, Tradução da Quarta Edição, Editora Campus, 2003. ISBN 85-352-1185-3. • Soares, L. F., et al., Das LANs, MANs, WANs às Redes ATM, Editora Campus, 2a Edição, 1995. ISBN 85-7001-954-8. Bibliografia 28/02/20 4 • Ter familiaridade com a terminologia dos de redes; • Entender o funcionamento da Rede; • Ser capaz de identificar os pontos positivos e negativos da rede; • Contextualizar os protocolos da redes de computadores. Objetivos Conceitos Básicos Visão Geral Tipos de Redes • Redes LAN • Redes MAN • Redes WAN Classificação das redes • Redes peer-to-peer ( poto-a-ponto) • Redes client/server (cliente/servidor ) Lay-out das redes TOPOLOGIA - uma topologia tem como finalidade a escolha do melhor lay-out físico, tipos de cabo, adaptadoras e escolha da topologia em si. A topologia da rede parte do principio de que uma rede tem como finalidade compartilhar dados, e para que isso seja efetuado a rede utiliza cabos para se conectarem. Ø barramento Ø estrela Ø anel Barramento Estrela Anel 28/02/20 5 Hardware de rede No hardware de rede é que define o bom funcionamento ou não da sua rede, no hardware de rede temos: • cabos • adaptadoras • periféricos Uma porta pode ser vista como um canal de comunicações para uma máquina. Pacotes de informações chegando a uma máquina não são apenas endereçadas à maquina, e sim à máquina numa determinada porta. Você pode imaginar uma porta como sendo um canal de rádio, com a diferença fundamental de que um computador pode "ouvir" a todos os 65000 canais possíveis ao mesmo tempo! PORTAS Serviço Porta Descrição FTP 21 File Transfer Protocol (Protocolo de Transferência de Arquivos) Telnet 23 Para se conectar remotamente a um servidor SMTP 25 Para enviar um e-mail Gopher 70 Browser baseado em modo texto HTTP 80 Protocolo WWW - Netscape, Mosaic POP3 110 Para receber e-mail NNTP 119 Newsgroups IRC 6667 Internet Relay Chat - Bate papo on-line Compuserve 4144 Compuserve WinCIM AOL 5190 America Online MSN 569 Microsoft Network PRINCIPAIS PORTAS Na Ciências da Computação, um protocolo é uma convenção ou padrão que controla e possibilita uma conexão, comunicação ou transferência de dados entre dois sistemas computacionais. Protocolos Protocolos e suas Camadas TCP/IP É um conjunto de protocolos de comunicação entre computadores em rede (também chamado de pilha de protocolos TCP/IP). Seu nome vem de dois protocolos: o TCP (Transmission Control Protocol - Protocolo de Controle de Transmissão) e o IP (Internet Protocol - Protocolo de Interconexão). 28/02/20 6 Camada: Visão Top Down Camada: Visão Top Down Camada: Visão Top Down Ø O TCP/IP foi desenvolvido para uso de militares americanos no final dos anos 60 e início dos anos 70 (ARPANET). Ø No final dos anos 80, o modelo OSI foi praticamente abandonado e houve um retorno ao TCP/IP. Um pouco da História: TCP/IP Camadas TCP/IP Camada em Detalhes Agora vamos detalhar alguns aspectos importantes das camadas do modelo TCP/IP. 28/02/20 7 Camada de Aplicação • A camada de aplicação é a camada que a maioria dos programas de rede usa de forma a se comunicar através de uma rede com outros programas. • Principais Aplicações: • Correio Eletrônicos, WEB, Mensagens Instatâneas, Compartilhamento de Arquivos P2P, Jogos em Redes, Telefonia por Internet, Video Conferência... Protocolos da Camada Aplicação • É um processo de uma aplicação, que funcionam em sistemas f inais di ferentes , passam mensagens entre si. • O protocolo da camada de aplicação define: os tipos de mensagens trocadas, regras para determinar quando e como um processo envia mensagens e responde a mensagem, o significado dos campos. Descrição do HTTP O HTTP – Protocolo de Transferência de Hipertexto (HyperText Transfer Protocol), está no coração da WEB, é definida no RFC 2616 (documento que descreve os padrões de cada protocolo) (Request for Comments – Requisição de Mudança). O HTTP é implementado em dois programas: um programa cliente e outro servidor. Os dois programas, executado em sistemas finais diferentes. Conversam por meio detrocas de mensagens. HTTP e TCP • HTTP usa o TCP como seu protocolo de transporte subjacente (em vez de rodar o UDP). • O cliente HTTP primeiramente inicia uma conexão TCP com o Servidor. Uma vez estabelecida a conexão, os processos do browser e do servidor acessam o TCP por meio de uma interface, no lado cliente a interface é a porta entre o processo cliente e a conexão TCP. Porta HTTP O número da porta default para o HTTP é a 80. O pedido do cliente (requisição), para o servidor é feito da seguinte maneira: GET /index.html HTTP/1.1 Host: www.google.com User-agent: Mozilla/4.0 Accept-language: br Mensagem de Resposta HTTP/1.1 200 OK Date: Mon, 23 May 2010 22:38:34 GMT Server: Apache/1.3.27 (Unix) (Red-Hat/Linux) Last-Modified: Wed, 08 Jan 2009 23:11:55 Content-Length: 438 Connection: close Content-Type: text/html; charset=UTF-8 28/02/20 8 Código de Retorno 100: Informational (Informação) – utilizada para enviar informações; 200: Success (Sucesso) – indica que a requisição do cliente foi bem sucedida; 301: Moved Permanently Objeto requisitado foi removido; 400: Bad Request (Erro no cliente) – avisa que o cliente fez uma requisição que não pode ser atendida; 404: Not Found o documento requisitado não existe no servidor. 505: HTTP Version, a versão do protocolo HTTP requisitada não é suportada pelo servidor. Descrição do FTP FTP - File Transfer Protocol (Protocolo de Transferência de Arquivos), é uma forma bastante rápida e versátil de transferir arquivos (também conhecidos como ficheiros), sendo uma das mais usadas na internet. Um cliente realiza uma conexão TCP para a porta 21 do servidor. Essa conexão, permanece aberta ao longo da sessão enquanto uma segunda conexão, chamada conexão de dados, é estabelecida na porta 20 do servidor em alguma porta do cliente (estabelecida no diálogo entre ambos) como requisitado para a transferência de arquivo. A conexão de controle é utilizada para administração da sessão entre cliente e servidor. Visão Geral do FTP FTP Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) é o protocolo padrão para envio de e-mails através da Internet. SMTP é um protocolo relativamente simples, baseado em texto simples, onde um ou vários destinatários de uma mensagem são especificados sendo, depois, a mensagem transferida. Esse protocolo roda sobre a porta 25 numa rede TCP. Descrição do SMTP SMTP Como mencionamos, esse protocolo transfere mensagem de servidores de correio remetentes para servidores de correio destinatário. Comparação com HTTP: O HTTP é principalmente, um protocolo de recuperação de informações e o SMTP transfere arquivos isto é e-mail. 28/02/20 9 SMTP Descrição do POP3 O POP3 (Post Office Protocol) é um protocolo de acesso de correio extremamente simples. Sua função é bastante limitada, o POP3 começa quando o agente de usuário (o Cliente) abre uma conexão TCP com servidor de correio (o Servidor) na porta 110. com a conexão TCP ativa, o protocolo passa por três fazes: autorização, transação e atualização. POP3 POP3 Esse protocolo não provê nenhum meio para um usuário criar pastas remotas e designar mensagens e pastas. As mensagens tem que ser baixadas e armazenadas na maquina local. Descrição do IMAP O IMAP (Internet Message Access Protocol) é um protocolo de acesso a correio que utiliza a porta 143, porém com mais recursos do que o POP3 porta 110, um servidor associa cada mensagem com uma pasta do destinatário, que não pode transferir a mensagem para uma nova pasta criada por ele, lê-la, apagá-lá e assim por diante. IMAP 28/02/20 10 Descrição do DNS Imagine esse dialogo entre dois amigos: Oi meu nome é 132-676-132-12, este é meu amigo 178-187-116-65! Embora esses números podem identificar uma pessoa (CPF), o nome que consta na nossa certidão de nascimento é mais fácil de se lembrar. DNS DNS (domain name system – sistema de nomes de domínio) é um serviço de diretório que traduz nomes de hospedeiros para endereço IP, o DNS é um banco de dados distribuído em hierarquia de servidores de nome, que utiliza a porta 53. Hierarquia DNS Diretório DNS Cache DNS O DNS explora extensivamente o cache para melhorar o desempenho quanto ao atraso e reduzir o número de mensagem DNS que trafega pela Internet. Fazendo cache das informações da resposta em sua memória local. Cache DNS 28/02/20 11 Wireshark Ferramenta básica para observar as mensagens trocadas entre entidades de protocolos em execução é denominada analisador de pacotes. Camada de Transporte Camada de Transporte A c a m a d a d e Tr a n s p o r t e f o r n e c e comunicação lógica entre processo de aplicação que rodam em hospedeiros diferentes. Pode haver dois protocolos – TCP e UDP. Cada um deles provê um conjunto diferente de serviços de camada de transporte à aplicação que o está chamando. Protocolos da Camada de Transporte A camada de transporte são implementados nos sistemas finais não em roteadores de rede. No lado remetente, a camada de transporte converte as mensagens que recebe de um processo de aplicação remetentes em pacotes da camada de transporte denominados segmentos de camada de transporte. Protocolos da Camada Transporte De maneira geral, a rede TCP/IP, disponibiliza dois protocolos de transporte distintos para camada de aplicação. Um deles é o UDP (User Datagrama Protocol ou Protocolo de Datagrama de Usuário) o segundo é o TCP (Transmission Control Protocolo ou Protocolo de Controle de Transmissão. Ao projetar uma aplicação de rede deve se especificar um desses dois protocolos de transporte. 28/02/20 12 Protocolo UDP O UDP é um protocolo de transporte simplificado é um serviço não orientado para conexão, portanto não há apresentação antes que os dois processos comecem a se comuniar. O UDP provê um serviço não confiável de transferência de dados (não oferece nenhuma garantia de que a mensagem chegará), além do mais, mensagem que chegam ao destino podem chegar fora de ordem, usa a porta 1434. Protocolo UDP O UDP não inclui um mecanismo de controle de congestionamento; portanto, um processo originador pode bombear dados para dentro de uma camada abaixo (a camada de rede) à taxa que quiser. O UDP é utilizado em aplicações em tempo real (multimidia). Estrutura do Segmento UDP Porta da Fonte Porta do Destino Comprimento Soma de Verificação Dados da Aplicação (mensagem) 32 bitis Protocolo TCP O TCP inclui um serviço orientado para conexão e um serviço confiável de transferência de dados. Quando uma aplicação solicita o TCP como seu protocolo de transporte, recebe dele ambos os serviços,usando a porta 6789. Serviço Orientado a Conexão O TCP faz com que o cliente e o Servidor troquem informações de controle de camada de transporte antes que as mensagens comecem a afluir. A conexão Full-duplex (simultânea) Serviço Confiável de Transporte Os processos comunicantes podem confiar no TCP para a entrega de todos os dados enviados sem erro e na ordem correta 28/02/20 13 O TCP roda somente nos sistemas finais, e não nos elementos intermediários da rede (roteadores), a conexão TCP é sempre ponto a ponto e provê um serviço full- duplex. O chamado multcast (transferência de dados de um remetente para vários destinatários em uma única operação de envio, não é possível no TCP. A conexão TCP Inicia-se a conexão com o cliente com um servidor, a camada de Aplicação cliente primeiramente informa à camada de transporte no cliente que ele quer estabelecer uma conexão com um servidor, um programa cliente em Java faz isso emitindo um comando: Socket clienteSocket = new Socket (“hostname”, portNumber); Estelecendo conexão TCP Cabeçalho TCP Estrutura de segmentoTCP Número de sequência – de 32bits e o campo de Número de reconhecimento de 32 bits são usados pelos TCPs remetente e destinatário na implementação de um serviço confiávelde transferência de dados. Janela de Recepção – de 16 bits é usado para controle de fluxo e indica o número de bytes que um destinatário está disposto a aceitar. Estrutura de segmentoTCP Comprimento do cabeçalho – de 4 bits especifica o comprimento do cabeçalho TCP em palavras 32 bits, O cabeçalho pode ter cabeçalho variável devido ao campo de opções TCP. Campo opções e de comprimento variável, é usado quando o remetente e um destintário negociam ou para utilização em redes de alta velocidade. Normalmente está vazio de modo que o comprimento do cabeçalho típico é de 20 bytes. Estrutura de segmentoTCP Campo de flag contém 6 bits. O bit ACK é usado para indicar se o valor carregado no campo de reconhecimento é válido, isto é, se o segmento contém um reconhecimento para um segmento que foi recebido com sucesso. Os bits RST, SYS e FIN são usados para estabelecer e encerrar a conexão. PSH indica que o destinatário deve passar os dados para a camada superior imediatamente. O URG é usado para mostrar que é urgente. 28/02/20 14 Protocolos de Transporte usados nas aplicações mais populares Aplicações Protocolo de Aplicação Protocolo de Transporte Correio Eletrônico SMTP TCP Acesso a terminal remoto Telnet TCP Web HTTP TCP Transferência de Arquivos FTP TCP Multimídia em Tempo Real HTTP (por exemplo youtube), RTP UDP ou TCP Telefonia por Internet SIR, RTP ou propritário como Skype UDP Camada de Rede OSI Camada de Internet TCP/IP Introdução O papel da camada de rede é transporta pacotes de um hospedeiro remetente a um hospedeiro destinatário. Para fazê- lo, duas importantes funções da c a m a d a d e r e d e p o d e m s e r identificadas: Repasse e Roteamento. Repasse Quando um pacote chega ao enlace de entrada de um roteador, este deve conduzi-lo até o enlace de saída apropiado. Roteamento A camada de rede deve determinar a rota ou caminho tomado pelos pacotes ao fluírem de um remetente a um destinatário. Termos Repasse refere-se à ação local realizada por um roteador para transferir um pacote da interface de um enlace de entrada para interface de enlace de saída apropriado. Roteamento refere-se ao processo no âmbito geral da rede que determina os caminhos fim a fim que os pacotes pecorrem desde a fonte até o destino. 28/02/20 15 Analogia Uma viagem que vai de Parnaíba a Chaval, durante a viagem, nosso motorista passa por muitos cruzamentos de rodovias em sua casa até Chaval. Podemos imaginar o repasse como o processo de passar por um único cruzamento: um carro chega ao cruzamento vindo de uma rodovia e determina qual a rodovia que ele deve pegar para sair do cruzamento. Podemos imaginar o roteamento como o processo de planejamento da viagem de Parnaíba até Chaval. Antes de partir, o motorista consulta um mapa e escolheu um dos muitos caminhos possíveis. Cada um desses caminhos consiste em uma série de trechos de rodovias conectadas por cruzamentos. Tabela de Repasse Cada roteador tem uma Tabela de Repasse. Um roteador repassar um pacote examinando o valor de um campo no cabeçalho do pacote que está chegando e então utiliza esse valor para indexar sua tabela de repasse. O resultado da tabela de repasse indica para qual das interfaces de enlace do roteador o pacote deve ser repassado. Redes de circuitos virtuais e de datagramas Redes de circuitos virtuais (redes CV) , são redes de computadores que oferecem apenas um serviço entre hospedeiros orientado a conexão na camada de rede . Redes datagramas são redes de computadores que oferecem apenas um serviço não orientado para conexão na camada de rede. O endereço IP é um identificador numérico designado a cada dispositivo conectado a uma rede, determinando um local para o dispositivo na rede. O endereço IP é um endereço lógico que permite que um dispositivo em uma rede possa se comunicar com outro dispositivo. Protocolo IP O protocolo de internet (IP) Um pacote de camada de rede é denominado um datagrama. Há duas versões do protocolo IP em uso hoje. O IP versão 4, que é denominado IPV4 [RFC 791] e o IPV6 [RFC 2460; RFC 4291], que foi proposta para substituir o IPV4. O número de IP tem 4 bytes de tamanho e tem um formato específico, xxx.xxx.xxx.xxx (exemplo: 200.241.216.20). Isso significa que cada grupamento xxx só pode ir de 0 à 255 (pois essa é a capacidade de 1 byte). Número de IP 28/02/20 16 Endereçamento IPv4 O endereço 193.32.216.9, em notação binária: 11000001 00100000 11011000 00001001 Existem 3 classes de endereços IP: classes A, B, C. A diferença entre as classes é a forma de como o nº de IP é interpretado. O nº de IP é divido em duas partes: o endereço da rede e o endereço da sub-rede. Considere o nº IP da seguinte forma w.x.y.z (ex: 200.241.216.20) Classe de Endereço IP Classe Nº de IP Indicador da rede Indicador da Sub-rede Nº de redes disponíveis Nº de sub- redes disponíveis A 1.126 w x.y.z 126 16,777,214 B 128.191 w.x y.z 16,384 65,534 C 192.223 w.x.y z 2,097,151 254 Classe de Rede Classe D – reservada para endereço multicast Classe E – reservada para pesquisa Em um endereço classe A, o primeiro byte define o endereço de rede, enquanto os 3 bytes restante definem o endereço do dispositivo nessa rede (host). rede.host.host.host Classe A Algumas redes encontra-se reservadas para usos específicos e outras sequer podem ser usados endereçamento de dispositivos IP. A RFC 1918 determina que um intervalo de endereço para cada uma das classes definidas A, B e C – seja reservado para uso interno. Endereço Reservados, Privados ou Ilegais Exemplo de como se descobrir os endereços de dispositivos válidos de uma rede classe A. 10.0.0.0 – Todos os bits desligados (0) = endereço de Rede. 10.255.255.255 – Todos os bits ligados (1) = endereço de broadcast. Classe A – Endereço Válidos 28/02/20 17 Em um endereço classe B, os dois primeiros byte define o endereço de rede, enquanto os 2 bytes restante definem o endereço do dispositivo nessa rede (host). rede.rede.host.host 172.16.0.0 – Todos os bits desligados (0) = endereço de Rede. 172.16.255.255 – Todos os bits ligados (1) = endereço de broadcast. Classe B Em um endereço classe C, os três primeiros byte define o endereço de rede, enquanto o byte restante definem o endereço do dispositivo nessa rede (host). rede.rede.rede.host 192.16.10.0 – Todos os bits desligados (0) = endereço de Rede. 192.16.10.255 – Todos os bits ligados (1) = endereço de broadcast. Classe C O formato do datagrama IPV4 Versão Comprimento do cabeçalho Tipo de serviço Comprimento do datagrama (bytes) Identificador de 16 bits Flags Deslocamento de fragmentação 13 bits Tempo de Vida Protocolo da Camada Superior Soma de Verificação do Cabeçalho Endereço IP de 32 bits da fonte Endereço IP de 32 bits do destino Opções se houver Dados Campos do Datagrama IPV4 � Número de versão esses quatro bits especificam a versão do protocolo IP do datagrama. � Comprimento do cabeçalho como o datagrama IPV4 pode conter um número variável de opções esses quatro bits são necessários para determinar onde no datagramas IP os dados realmente iniciam. Campos do Datagrama IPV4 � Tipos de serviços os bits do tipo de serviços (type of service – TOS) foram incuídos no cabeçalho do IPV4 para poder diferenciar os diferentes tipos de datagramas IP. Por exemplo datagramas de tempo real (telefonia IP). � Comprimento do datagrama é o comprimento total do datagrama IP (cabeçalho mais dados) medido em bytes. Uma vez que esse campo tem 16 bits de comprimento, o tamanho máximo teórico do datagrama IP é 65.535 bytes. Contudo, datagramas raramente são maiores do que 1.500 bytes. Campos do Datagrama IPV4 � Ident i f i cador, f lags, des locamento de fragmentação esses três campos têm a ver com a fragmentaçãodo IP, breve detalharemos. � Tempo de Vida o campo de tempo de vida (time- to-live – TTL) é incluído para garantir que datagramas não fiquem circulando para sempre na rede. � Protocolo esse campo é usado somente quando um datagrama IP chega a seu destino final. 28/02/20 18 Campos do Datagrama IPV4 � Soma de verificação do cabeçalho a soma de verificação do cabeçalho auxilia um roteador na detectação de erros de bits em um datagrama IP recebidos. � Endereço IP de fonte e de destino quando uma fonte cria um datagrama, insere seu endereço IP no campo de endereço de fonte IP e insere o endereço do destino final no campo de endereço destinatário IP. Campos do Datagrama IPV4 � Opções o campo de opções permite que um cabeçalho IP seja ampliado. A intenção é que as opções de cabeçalho sejam usados raramente – por isso a decisão de poupar sobregarga não incluindo a informação. � Dados (carga útil) finalmente, chegamos ao último e mais importante campo, a razão de ser do datagrama! Em muitas circustâncias, o campo de dados do datagrama IP contém o segmento da camada de transporte (TCP ou UDP) a ser entregue ao destino. Nota O datagrama IP tem um total de 20 bytes de cabeçalho (admitindo-se que não haja opções). Se o datagrama carregar um segmento TCP, então cada datagrama (não fragmentado) carrega um total de 40 bytes de cabeçalho (20 bytes de cabeçalho IP, mais 20 bytes de cabeçalho TCP) juntamente com a camada de aplicação. Benefícios alcançados com a criação de sub-redes: 1. Redução do tráfego da rede; 2. Otimização da performance de rede; 3. Simplificação do gerenciamento da rede; 4. Distribuição coerente de LANs sobre grande distância. Sub-redes (subnet) Protocolo DHCP Para obter um endereço de hospedeiro o Protocolo de Configuração Dinâmica de Hospedeiros (DHCP). Os endereços dos hospedeiros podem também ser configurados manualmente, mas essa tarefa e feita usando o DHCP [RFC 2131]. Um administrador de rede pode configurar o DHCP de modo que um determinado hospedeiro receba o mesmo endereço IP temporário ou diferente sempre que se conectar à rede. Protocolo DHCP - Serviços � Além de receber um endereço IP temporário, o DHCP também permite que o hospedeiro descubra informações adicionais, como a máscara de sub-rede, o endereço do primeiro roteador (comumente chamado de porta de comunicação padrão – default gateway) e o endereço de seu servidor DNS local. � Por causa de sua capacidade de automatizar os aspectos relativos à rede de conexão de um hospedeiro a rede o DHCP é comumente denominado um protocolo plug and play. 28/02/20 19 Servidor DHCP Interação cliente-servidor DHCP � Para um hospedeiro recém-chegado, o protocolo DHCP é um processo de quatro etapas (como seu endereço internet). As quatro etapas são: � Descoberta do Servidor DHCP – a primeira tarefa de hospedeiro recém-chegado é encontrar um servidor DHCP com quem interagir. Isso é feito enviando uma mensagem de descoberta DHCP, a qual o cliente envia dentro de um pacote UDP para a porta 67. então transmite para todos os nós conectados a sub- rede. Interação cliente-servidor DHCP � Oferta(s) dos servidores DHCP – um servidor que recebe a mensagem de descoberta DHCP responde ao cliente com a mensagem de oferta DHCP, transmitida a todas os nós presentes na sub-rede. � Solicitação DHCP – o cliente recém-chegado escolherá dentre uma ou mais ofertas do servidor e respoderá à sua oferta selecionada com uma mensagem de solicitação DHCP. Interação cliente-servidor DHCP DHCP ACK – o servidor responde a mensagem de requisição DHCP com a mensagem DHCP, confirmando os parâmentros requisitados. Interação cliente-servidor DHCP Protocolo ICMP O Protocolo de Mensagem de Controle da Internet (ICMP) especificado no [RFC 792], é usado por hospedeiros e roteadores para comunicar informações de camada de rede entre si. A ut i l ização mais comum do ICMP é para comunicação de erros. Por exemplo, ao rodar uma sessão FTP ou HTTP, é possível que você já tenha encontrado uma mensagem de erro como rede de destino inalcançavel, um roteador IP não conseguiu descobrir um caminho para o hospedeiro especificado. 28/02/20 20 Protocolo ICMP Protocolo ICMP Mensagens ICMP têm campo de tipo e um campo de código. Além disso, contêm o cabeçalho e os primeiros 8 bytes do datagrama IP que causou a criação da mensagem ICMP em primeiro lugar (de modo que o remetente pode determinar o datagrama que causou erro). Mensagens ICMP não são usados somente para sinalizar condições de erro. Cabeçalho ICMP Tipo de mensagens ICMP Tipo de mensagem Código Descrição 0 0 Resposta de eco (para ping) 3 0 Rede de destino inalcanável 3 1 Hospedeiro de destino inalcançável 3 2 Protocolo de destino inalcançável 3 3 Porta de destino inalcançável 3 6 Rede de destino inalcançável 3 7 Hospedeiro de destino desconhecido 8 0 Solicitação de eco 11 0 TTL expirado 12 0 Cabeçalho IP inválido Protocolo ICMP O conhecido comando PING envia uma mensagem ICMP do tipo 8 código 0 para o hospedeiro especificado. Protocolo IPv6 No começo da década de 1990, a IETF iniciou um esforço para desenvolver o sucessor do protocolo IPv4. uma motivação primária para esse esforço foi o entendimento de que o espaço de endereço IP de 32 bits estava começando a escassear, com novas sub-redes e nós IP sendo anexados à internet. Os projetistas do IPv6 aproveitaram essa oportunidade para ajustar e ampliar outros aspectos do IPv4. A IETF estima que os endereços se esgotem em 2008 a 2018. 28/02/20 21 Formato do datagrama IPv6 Versão Classe de tráfego Rótulo de fluxo Comprimento de carga útil Próximo cabeçalho Limite de Saltos Endereço de Fonte (128 bits) Endereço de destino (128 bits) Dados 32 bits Datagrama IPv6 � Versão – esse campo de 4 bits identifica o número da versão do IP. � Classe de tráfego – esse campo de 8 bits tem função semelhante à do campo TOS. os bits do tipo de serviços (type of service – TOS) para poder diferenciar os diferentes tipos de datagramas IP. Por exemplo datagramas de tempo real (telefonia IP). � Comprimento da carga útil – esse valor de 16 bits é tratado como um número inteiro sem sinal que dá o número de bytes no datagrama IPv6 que se segue ao pacote do cabeçalho, que tem tamanho fixo de 40 bytes. Datagrama IPv6 � Próximo cabeçalho - esse campo identifica o protocolo ao qual o contéudo (campo de dados) desse datagrama será entregue (por exemplo, TCP ou UDP). � Limite de Salto – O conteúdo desse campo é decrementado de um para cada roteador que repassa o datagrama. Se a contagem do limite chegar a zero, o datagrama será descartado. Datagrama IPv6 � Endereço de fonte e de destino – os vários formatos do endereço de 128 bits do IPv6 são descritos no RFC 4291. � Dados – esta é uma parte da carga útil do datagrama IPv6. quando o datagrama alcança seu destino, a carga útil pode ser extraída do datagrama IP e passada adiante para o protocolo especificado no campo próximo cabeçalho. Protocolo IPv6 Capacidade de endereço expandido, o Ipv6 aumenta o tamanho de endereço IP de 32 bits para 128 bits, isso garante que o mundo não ficará sem endereço s IP. Agora cada grão de areia do planeta pode ter um IP de rede. Transição do IPv4 para o IPv6 Uma opção seria determinar um dia da conversão, uma data e um horário determinado em que todos as máquinas da Internet seria desligadas e atualizadas, passando do IPv4 para o IPv6. O RFC 4213 descreve duas abordagem (que podem ser usados independentemente ou em conjunto) para a integração gradual dos hospedeiros e roteadores IPv4 ao mundo IPv6. 28/02/20 22 Transição do IPv4 para o IPv6 Provavelmente, a maneira mais direta de introduzir nós habilitados ao IPv6 seja uma abordagem de pilha dupla, em que nós IPv6 também tenham uma implementação IPv4 completa.Camada de Enlace / Acesso a Rede Camada: Visão Top Down Introdução � Nesta camada, é conveniente que nos refiramos aos hospedeiros e roteadores apenas como nós, já que, como veremos em breve, não estaremos particularmente preocupados em saber se um nó é um roteador ou hospedeiro. � O protocolo da camada de enlace é encarregado de movimentar datagramas da camada de rede nó a nó por um único enlace no caminho. Serviços oferecidos � Enquadramento de dados – quase todos os protocolos de camada de enlace encapsulam cada datagrama de camada de rede dentro de um quadro de camada de enlace antes de trnasmiti-lo pelo enlace. � Acesso ao enlace – Um protocolo de controle de acesso ao meio (medium access control protocol MAC) especifica as regras segundo as quais um quadro é transmitido pelo enlace. Serviços oferecidos � Entrega confiável – Quando um protocolo de camada de enlace fornece serviço confiável de entrega, ele garante qua vai transportar cada datagrama de camada de rede pelo enlace sem erro. � Controle de fluxo – Os nós cada lado de um enlace têm uma capacidade limitada de armazenar quadros. 28/02/20 23 Serviços oferecidos � Detecção de erro – O hardware da camada de enlace de um nó receptor pode decidir incorretamente que um bit de um quadro é 0(zero) quando foi transmitido como 1(um) e vice-versa. � Correção de erro – A correção de erro é semelhante à detecção de erros, exceto que um receptor não somente detectar, mas determina exatamente em que lugar dos erros ocorrem e então os corrige. Serviços oferecidos Haf-duplex e full-duplex – com transmissão full-duplex, os nós em ambos as extremidades de um enlace podem transmitir pacotes ao mesmo tempo. Com transmissão half-duplex um nó não transmitir e receber pacotes ao mesmo tempo. Onde a camada de enlace é implementada? A camada de enlace é implementada em um adaptador de rede, também conhecido como controlador de interface de rede (NIC). No núcleo do adaptador de rede está o controlador da camada de enlace, normalmente um único chip de sistema especial, que implementa vários serviços da camada de enlace (enquadramento, acesso ao enlace, controle de fluxo, reconhecimento de erro... Adaptador de Rede Aplicação Transporte Rede Enlace Enlace CPU Memória Controlador Transmissão Física Computador Barramento do Computador (PCI) Adaptador de Rede Protocolo de acesso múltiplo Há dois tipos de enlace de redes: enlace ponto a ponto e enlaces broadcast. Um enlace ponto a ponto consiste em um unico remetente em uma extremidade do enlace e um único receptor na outra extremidade do enlace. O enlace broadcast, pode ter vários nós remetentes e receptores, todos conectados ao mesmo canal de transmissão único e compartilhado. A Ethernet e as LANs sem fio são exemplos de tecnologia de broadcast. Endereçamento da camada de enlace Nós – isto é, hospedeiros e roteadores – têm endereço de camada de enlace. Endereço MAC – na verdade, não é o nó (isto é, o hospedeiro ou roteador) que tem um endereço de camada de enlace, mais o adaptador do nó. Um endereço de camada de enlace é também denominado um endereço de LAN, um endereço físico ou um endereço MAC (media access control – controle de acesso ao meio). 28/02/20 24 Endereçamento da camada de enlace ARP (protocolo de resolução de endereço) Como existem endereços de camada de rede (por exemplo, endereço IP da Internet) e endereços de camada de enlace (isto é endereços MAC), é preciso fazer a tradução de uma para o outro. Para a Internet, esta é uma tarefa do protocolo de resolução de endereços (address resolution protocol – ARP) RFC 826. Protocolo ponto a ponto (PPP) Protocolo ponto a ponto (PPP) – é um protocolo comumente escolhido para o enlace discado de hospedeiro residenciais, ele é, sem duvida, um dos protocolos de camada de enlace mais utilizados hoje em dia. CAMADA DE REDE(Network Layer) Estabelece uma conexão lógica entre dois pontos, cuidando do tráfego e roteamentos dos dados da rede. Camada: Visão Top Down Roteamento É o processo de escolha do caminho pelo qual iremos enviar os datagramas. Pode ser dividido em: • Roteamento Direto: comunicação entre dois Hosts alocados em uma mesma rede física. • Roteamento Indireto: conexão entre dois Hosts alocados em redes distintas. É necessário o uso de Gateways para efetuar o encaminhamento dos datagramas à rede destino. Controle da Camada de Rede A camada de Rede também controla o congestionamento das sub-redes, ou seja, evita os gargalos quando muitos pacotes estão presentes na subrede ao mesmo tempo. Outros problemas são inerentes a esta camada tais como pacotes que não chegam ao destino devido ao tamanho, incompatibilidade de endereços em redes distintas, protocolos diferentes, etc. 28/02/20 25 Exemplo Camada de Rede Exemplo de dispositivo atuante nessa camada é o Roteador, que sem dúvida é o principal agente no processo de internetworking, pois este determina as melhores rotas baseados no seus critérios, endereça os dados pelas redes, e gerencia suas tabelas de roteamento. Roteador Sistema Numérico Binário Sistema de numeração decimal Todos nos conhecemos o sistema de numeração decimal, no qual são baseados os números que usamos no nosso dia-a-dia, como por exemplo: 100, 259, 1450 e assim por diante. Você já parou para pensar porque este sistema de numeração é chamado de sistema de numeração decimal? Não? Bem, a resposta é bastante simples: este sistema é baseado em dez dígitos diferentes, por isso é chamado de sistema de numeração decimal. Sistema de numeração decimal Todos os números do sistema de numeração decimal são escritos usando-se uma combinação dos seguintes dez dígitos: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Dez dígitos -> Sistema de numeração decimal. 28/02/20 26 Analisando um número O valor número do 4538 é formado, multiplicando-se os dígitos do número, de trás para frente, por potências de 10, começando com 10º. O último dígito (bem à direita) é multiplicado por 10º, o penúltimo por 101, o próximo por 102 e assim por diante. o valor real do número é a soma destas multiplicações. 4538 4 5 3 8 Multiplica por: 103 102 101 100 ou seja: 1000 100 10 1 Resultado: 4 x 1000 5 x 100 3 x 10 8 x 1 Igual a: 4000 500 30 8 Somando tudo: 4000+500+30+8 É igual a: 4538 Observe que 4538 significa exatamente: 4 milhares (103) + 5 centenas (102) + 3 dezenas (101) + 8 unidades (100) Sistema Binário O sistema binário é baseado em dois dígitos. Números no sistema binários são escri tos usando-se apenas os dois seguintes dígitos: 0 1 Escrita Números no sistema binário são escritos usando-se apenas zeros e uns, como nos exemplos a seguir: 01011100 11011110 00011111 Obtendo o Valor do Número Para obter o valor do número, multiplicamos os seus dígitos, de trás para frente, no sistema binário fizemos esta mesma operação, só que baseada em potências de 2, ou seja: 20, 21, 22, 23, 24 e assim por diante. 28/02/20 27 Obtendo o valor decimal do seguinte número binário: 11001110 1 1 0 0 1 1 1 0 Multiplica por: 27 26 25 24 23 22 21 20 equivale a: 128 64 32 16 8 4 2 1 Multiplicação: 1x128 1x64 0x32 0x16 1x8 1x4 1x2 0x1 Resulta em: 128 64 0 0 8 4 2 0 Somando tudo: 128+64+0+0+8+4+2+0 Resulta em: 206 Exemplo 2 número binário: 11100010 1 1 1 0 0 0 1 0 Multiplica por: 27 26 25 24 23 22 21 20 equivale a: 128 64 32 16 8 4 2 1 Multiplicação: 1x128 1x64 1x32 0x16 0x8 0x4 1x2 0x1 Resulta em: 128 64 32 0 0 0 2 0 Somando tudo: 128+64+32+0+0+0+2+0 Resulta em: 226 Importante Nota: Nos exemplos utilizaremos valores de, no máximo, 255, que são valores que podem ser representados por8 dígitos binários, ou na linguagem do computador 8 bits, o que equivale exatamente a um byte. Por isso que cada um dos quatro números que fazem parte do número IP, somente podem ter um valor máximo de 255, que é um valor que cabe em um byte, ou seja, 8 bits. Regra para fazer esta conversão Podemos então concluir que 8(10)=1000(2) ( 8 = 1×23+ +0×22+ 0×21+0×20 ) Outro Exemplo Podemos então concluir que 66(10)=1000010(2) ( 66 = 1×26+ + 0×25+0×24+0×23+0×22+1×21+0×20 ) Atividade Notação decimal Notação binária 220 101001 50 1011 79 10000111 28/02/20 28 Atividade Notação decimal Notação binária 220 11011100 41 00101001 50 00110010 11 00001011 79 01001111 135 10000111
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