ARQUITETURA
TCP/IP
TCP / IP
• COMO SURGIU ?
• OBJETIVO ?
• O QUE SIGNIFICA A SIGLA ?
• APLICAÇÃO ?
TCP / IP
Inicialmente desenvolvido para a ARPANET,
resultante das pesquisas do Projeto DARPA
(“Defense Advanced Research Projects Agency”)
Pilha de Protocolos de interligação em redes TCP/IP
Surgiu ... INTERLIGAÇÃO DE REDES ...
TCP/IP é anterior ao Modelo OSI/ISO
História e escopo do TCP / IP
Internet teve início --- 1980
ARPANET --- “backbone” da Internet
1983 : a “Defense Communication Agency (DCA)”
separou a ARPANET em duas partes:
(1) para futuras pesquisas
(2) para fins militares (MILNET)
1986 : novo backbone (NSFNET)
1993 : mais de 3 milhões de computadores em 61
países
TCP/IP: Quem estabelece as DIRETRIZES
TÉCNICAS e decide quando os protocolos
devem se tornar um PADRÃO ?
IAB (“Internet Architeture Board”) proporciona a base
e a coordenação para pesquisas e desenvolvimentos,
orientando a evolução da Internet
Nenhum fornecedor detém o direito de propriedade
sobre TCP/IP --- a “National Science Foundation”
(NSF) financia um grupo da AT&T para manter e
distribuir informações sobre TCP/IP e Internet global
Conhecido como “Internet NetWork Information
Center (INTERNIC)” --- trata de detalhes
administrativos para a Internet, além de distribuir a
documentação
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO TCP/IP
BOA CAPACIDADE DE FALHAS
CAPACIDADE DE SE LIGAR A NOVAS SUB-REDES
“DURANTE A EXECUÇÃO”
CAPACIDADE DE MANIPULAR ALTAS TAXAS DE
ERROS
INDEPENDÊNCIA DO HOST
SOBRECARGA DE DADOS MUITO PEQUENA
DESEMPENHO – Protocolos mais simples significam
transmissão e comutação de pacotes mais rápidos
DESENVOLVIMENTO DO TCP/IP
Transmission Control Protocol / Internet Protocol
HONEYWELL
IBM
SPERRY
BOLT BERANEK
OBJETIVO :
NEWMAN
UNIX
INTERCONEXÃO DE AMBIENTES HETEROGÊNEOS SEM DISTINÇÃO
DE FABRICANTE, TECNOLOGIA OU ARQUITETURA
PROTOCOLO TCP/IP --- DEVE SER CAPAZ
DE REALIZAR AS TAREFAS:
Dividir MSG em pedaços gerenciáveis de dados que serão
passados eficientemente pelo meio de transmissão
Realizar a interface com o HARDWARE adaptador de rede
Fazer o ENDEREÇAMENTO: o TX deve endereçar dados
ao RX e este deve reconhecer uma msg destinada a ele
Fazer o ROTEAMENTO: o sistema deve rotear dados à
sub-rede do computador de destino, mesmo que as subredes de origem e de destino sejam diferentes
Realizar VERIFICAÇÃO DE ERROS, CONTROLE DE
FLUXO e CONFIRMAÇÃO
Aceitar dados de uma APLICAÇÃO e passá-los para a
rede
PROTOCOLO TCP/IP
Modelo em 4 camadas
SERVIÇOS DE INTERLIGAÇÃO DE REDES
EM NÍVEL DE APLICATIVOS
CORREIO ELETRÔNICO
TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS
LOGIN REMOTO (TELNET)
CONCEITO DE INTERLIGAÇÃO DE REDES
INTERCONEXÃO DE REDES FÍSICAS,
SUPORTANDO TECNOLOGIAS BÁSICAS E
HETEROGÊNEAS E UM CONJUNTO DE
CONVENÇÕES QUE POSSIBILITAM AS
COMUNICAÇÕES
ESQUEMA QUE ESCONDE OS DETALHES DE
HARDWARE DE REDE, PERMITINDO QUE OS
COMPUTADORES SE COMUNIQUEM
INDEPENDENTEMENTE DE SUAS CONEXÕES
FÍSICAS
ARQUITETURA DE INTERLIGAÇÃO DE
REDES
O GATEWAY G1
deverá conhecer os
HOSTs conectados
a ambas as redes,
ou apenas saber o
endereço das redes
envolvidas?
Resposta: basta saber os endereços de rede.
Visão do usuário de uma INTERNET TCP/IP
13
Estrutura física da rede --- GATEWAYs /
ROTEADORES provêem a interconexão
14
TCP / IP
SOLUÇÃO PARA
CONECTIVIDADE
Segmento IP do TCP/IP
IP – “Internet Protocol”
Dados são empacotados em um pacote IP
Pacotes IP são roteados de uma rede a outra
IP é um nímero de 32 bits associado a cada nó da
rede
IP identifica a rede principal e as sub-redes de
um nó
O endereço IP é utilizado para realizar o
ROTEAMENTO
Uma Internet simples
O IP DEVE PERMITIR QUE MSG TRAFEGUEM DE UMA
PARTE PARA OUTRA DE UMA REDE. COMO ELE FAZ ISSO?
ENDEREÇO IP X ENDEREÇO ETHERNET
Código de 48 bits (12 bits HEX)
Ex:
00-20-AF-F8-E7-71
3Com
ENDEREÇO IP - classes
Formato QUAD
ENDEREÇO IP - classes
TABELA I - PARTES DE ENDEREÇO IP
CLASSE DE
REDE
BITS DE
CLASSE
BITS DE
REDE
BITS DE
HOST
A
1
7
24
B
2
14
16
C
3
21
8
ENDEREÇO IP - classes
TABELA II - NÚMEROS DE REDES E HOSTS POR CLASSE
CLASSE
DE REDE
BITS DE
CLASSE
QTDE DE
REDE
BITS DE
HOST
QTDE DE
HOST
A
7
126
24
16.777.214
B
14
16.382
16
65.534
C
21
2.097.150
8
254
ENDEREÇO IP - classes
TABELA III - CLASSE DE IP E NÚMERO ÚNICO DE REDE
CLASSE DE PONTO DECIMAL
REDE
A
Menos de 127
BYTES PARA
REDE
EXEMPLO
1 byte
36
B
128 a 192
2 bytes
142.93
C
192 a 223
3 bytes
223.96.174
127.20.17.55 É CLASSE A
146.30.20.32 É CLASSE B
200.0.18.67 É CLASSE C
ENDEREÇO IP - classes
TABELA IV
CLASSE
DE
REDE
ENDEREÇO
MAIS
BAIXO
A
0.1.0.0
126.0.0.0
B
128.0.0.0
191.255.0.0
C
192.0.1.0
223.255.255.0
ENDEREÇO
MAIS
ALTO
ENDEREÇO ESPECIAIS
127.0.0.0
ENDEREÇO DE LOOPBACK
X.Y.Z.0
NÚMERO DE REDE
X.Y.Z.1
ENDEREÇO DO ROTEADOR PADRÃO
X.Y.Z.255
ENDEREÇO DE BROADCAST
MÁSCARA DE REDE
CONJUNTO DE BITS 0 E 1 SEMELHANTE AO ENDEREÇO IP
O HOST “A” COM IP 199.34.57.10 ESTÁ NA MESMA SUB-REDE
QUE O HOST “B” COM IP 199.34.57.20 ?
MÁSCARA DE REDE
QUANDO SE ATRIBUI UMA MÁSCARA DE SUB-REDE,
SE ESTÁ RESERVANDO ALGUNS BITS HOST PARA
REPRESENTAR SUB-REDES DENTRO DE SUA REDE
Com a máscara 255.255.255.224 quantas sub-redes
podem ser configuradas em um endereço Classe C ?
MÁSCARA DE SUB-REDE / COLOCANDO
UMA REDE CLASSE C EM SUB-REDE
Número de
sub-redes
desejadas
Máscara
de
sub-rede
Número
de
rede
Número
Roteador
Broadcast
Número de
sub-redes
desejadas
1
255.255.255.0
X.Y.Z.0
X.Y.Z.1
X.Y.Z.255
253
2
255.255.255.128
X.Y.Z.0
X.Y.Z.128
X.Y.Z.1
X.Y.Z.129
X.Y.Z.127
X.Y.Z.255
125
125
4
255.255.255.192
X.Y.Z.0
X.Y.Z.64
X.Y.Z.128
X.Y.Z.192
X.Y.Z.1
X.Y.Z.65
X.Y.Z.129
X.Y.Z.193
X.Y.Z.63
X.Y.Z.63
X.Y.Z.127
X.Y.Z.191
61
61
61
61
8
255.255.255.224
X.Y.Z.0
X.Y.Z.32
X.Y.Z.64
X.Y.Z.96
X.Y.Z.128
X.Y.Z.160
X.Y.Z.192
X.Y.Z.224
X.Y.Z.1
X.Y.Z.33
X.Y.Z.65
X.Y.Z.97
X.Y.Z.129
X.Y.Z.161
X.Y.Z.193
X.Y.Z.225
X.Y.Z.31
X.Y.Z.63
X.Y.Z.95
X.Y.Z.127
X.Y.Z.159
X.Y.Z.191
X.Y.Z.223
X.Y.Z.255
29
29
29
29
29
29
29
29
ROTEAMENTO DIRETO
X
ROTEAMENTO INDIRETO
ROTEAMENTO DIRETO :
transmissão de um DATAGRAMA, através de uma
máquina para outra, estando ambas na mesma
rede física
Não envolve roteadores.
ROTEAMENTO INDIRETO :
transmissão de um DATAGRAMA, quando o
destino não se encontra na mesma rede física da
máquina transmissora.
Envolve roteadores.
TABELAS DE ROTEAMENTO
28
O que o IP não faz ?
VERIFICAÇÃO DE ERRO
Como garantir que os pacotes não sofram dano ?
Um pacote IP contém um byte CHECKSUM que verifica se as
informações de cabeçalho foram danificadas no caminho que
leva do REMETENTE ao DESTINATÁRIO. O CHECKSUM é
usado para verificar se o cabeçalho do pacote IP é válido. Caso
negativo, o pacote é descartado.
O IP não oferece um serviço confiável --- Se um
DESTINATÁRIO recebe um pacote danificado, ele apenas
descarta o pacote e nada informa ao REMETENTE.
É o TCP que fornece a SEGURANÇA.
O IP não foi projetado para fornecer transmissão de dados
garantida de ponta a ponta. O IP existe para ROTEAMENTO.
29
NOVO ESQUEMA DE ENDEREÇAMENTO
de IPv4 para IPv6 (IPng)
Coexistência das duas versões
IPv4 : 32 bits
IPv6 : 128 bits
IPv6 : hierarquia semelhante à rede telefônica
DDI – DDD – central – assinante (terminal)
Com o IPv6, o roteamento só precisa ser completo no destino
busca-se melhoria de performance
maior quantidade de endereços e
melhoria na segurança (autenticação e criptografia)
30
IP --- CONCLUSÕES
PROTOCOLO IP DEIXA A DESEJAR :
31
SEGMENTO TCP do TCP/IP
O protocolo IP é NÃO CONECTADO, pois não há ligação física
origem-destino, onde cada DATAGRAMA pode tomar um rumo
diferente dentro da rede para alcançar seu objetivo.
Este fato ...
acarreta problema de segurança
há necessidade de medidas de recuperação e controle
de erros
responsável por estas tarefas é o nível
TRANSPORTE,
cujo protocolo mais eficiente da internet é
o TCP
32
SEGMENTO TCP do TCP/IP
O TCP implementa a transmissão “FULL-DUPLEX”
Técnica “SLIDING WINDOWS”
33
SEGMENTO TCP do TCP/IP
O TCP implementa a transmissão “FULL-DUPLEX”
Técnica “SLIDING WINDOWS”
34
SEGMENTO TCP do TCP/IP
Função :
FORNECER UM SERVIÇO DE ENTREGA DE
DADOS ALTAMENTE CONFIÁVEL, EM
CANALIZAÇÕES VIRTUAIS, COM
INDEPENDÊNCIA QUANTO AOS NÍVEIS
INFERIORES DE COMUNICAÇÃO E
ESCONDENDO DAS APLICAÇÕES OS
DETALHES DOS NÍVEIS INFERIORES
35
CONCEITO DE CAMADAS INTERNET
IDENTIFICAR CAMINHOS DE CONEXÃO
CONTROLE DE FLUXO
COMPATIBILIZAÇÃO DE CÓDIGOS
DETECÇÃO E RECUPERAÇÃO DE ERROS
CONTROLE SOBRE INTERFACE ELÉTRICA
CONTROLE SOBRE DUPLICAÇÃO DE DADOS
ENVIO DE INFORMAÇÕES DE CONTROLE
SEGMENTAÇÃO/REAGRUPAMENTO DE DADOS
36
ARQUITETURA TCP/IP X MODELO OSI/ISO
ORIGEM
DESTINO
outros ...
outros ...
Camada IP
Camada IP
Camada IP
Camada IP
Interface
Interface
Interface
Interface
Meio de
Comunicação 1
Meio de
Comunicação 2
Meio de
Comunicação 3
37
MODELO DE DIVISÃO EM CAMADAS
DA INTERLIGAÇÃO EM REDES TCP/IP
Camada Conceitual
APLICAÇÃO
Objetos passados
entre camadas
Mensagens ou Fluxos
TRANSPORTE
INTER-REDE
Pacotes de Protocolos
de Transporte
Datagramas IP
INTERFACE DE
REDES OU ENLACE
DE DADOS
HARDWARE
Quadros de Redes
Específicas
38
PACOTE DE DADOS
DADOS
APLICAÇÃO
CABEÇALHO
S
TRANSPORTE
INTERNET
NETWORK
ACCESS
101011110010 ...
VISÃO GERAL DO SISTEMA BÁSICO
DAS REDES TCP/IP
APLICAÇÃO
TRANSPORTE
INTERNET
NETWORK
ACCESS
Aplicações de rede
TCP
UDP
ARP
RARP
IP
FDDI
PPP (MODEM)
TOKEN RING
ETHERNET
Rede Física
COMPARAÇÃO
Arquitetura TCP/IP
Arquitetura OSI
APLICAÇÃO
(Telnet,
FTP, ...)
APLICAÇÃO
APRESENTAÇÃO
SESSÃO
TRANSPORTE
(TCP ou UDP)
TRANSPORTE
REDE (IP)
REDE
FÍSICA
(802.3, SDLC, HDLC,
FDDI, ...)
ENLACE
FÍSICA
MAPEAMENTO DE ENDEREÇOS INTERNET
PARA ENDEREÇOS FÍSICOS (ARP)
1
UMA INTERLIGAÇÃO DE REDES COMPORTA-SE COMO UMA
REDE VIRTUAL, USANDO APENAS ENDEREÇOS ATRIBUÍDOS
QUANDO ENVIA E RECEBE PACOTES
2
DUAS MÁQUINAS DE UMA REDE FÍSICA SÓ PODEM SE
COMUNICAR SE SOUBEREM O ENDEREÇO DA REDE FÍSICA
3
O QUE SE PRECISA SABER É COMO UM HOST MAPEIA OU UM
ROTEADOR MAPEIA UM ENDEREÇO IP PARA O DESTINO FÍSICO
CORRETO QUANDO FOR PRECISO ENVIAR UM PACOTE DE UMA
REDE FÍSICA
4
ENDEREÇOS IP SÃO ATRIBUÍDOS INDEPENDENTE DO
ENDEREÇO DE HARDWARE DA MÁQUINA
42
MAPEAMENTO DE ENDEREÇOS INTERNET
PARA ENDEREÇOS FÍSICOS (ARP)
5
PARA ENVIAR UM PACOTE ATRAVÉS DA REDE FÍSICA, O
SOFTWARE DE REDE DEVE MAPEAR O ENDEREÇO IP EM
ENDEREÇO FÍSICO DE HARDWARE PARA TRANSMITIR O
QUADRO
6
SE OS ENDEREÇOS DAS MÁQUINAS FOREM IDENTIFICADOS
NA MESMA REDE FÍSICA, UM ROTEAMENTO DIRETO SERÁ
EXECUTADO
7
O ARP PERMITE A IDENTIFICAÇÃO DE UM ENDEREÇO DE
HARDWARE (FÍSICO) A PARTIR DE UM ENDEREÇO IP (LÓGICO)
8
UMA MÁQUINA USA ARP PARA DESCOBRIR O DE OUTRA
MÁQUINA, DIFUNDINDO UMA SOLITAÇÃO ARP
43
MAPEAMENTO DE ENDEREÇOS INTERNET
PARA ENDEREÇOS FÍSICOS (ARP)
9
A SOLICITAÇÃO CONTÉM O ENDEREÇO IP DA MÁQUINA PARA O
QUAL O ENDEREÇO FÍSICO DE HARDWARE É REQUISITADO
10
TODAS AS MÁQUINAS DE UMA REDE RECEBEM UMA
SOLICITAÇÃO ARP
11
SE A SOLICITAÇÃO COMBINA COM UM ENDEREÇO IP (LÓGICO)
DA MÁQUINA, A MÁQUINA ENVIA UMA RESPOSTA QUE CONTÉM
O ENDEREÇO DE HARDWARE NECESSÁRIO
12
AS RESPOSTAS SÃO DIRIGIDAS PARA UMA MÁQUINA, NÃO
SENDO TRANSMITIDAS POR DIFUSÃO
13
O ARP É UM PROTOCOLO DA CAMADA INTERNET
44
INTERNET CONTROL MESSAGE
PROTOCOL (ICMP)
O ICMP É UM PROTOCOLO BÁSICO DA CAMADA
INTERNET
USO PELOS ROTEADORES
OS DADOS ENVIADOS POR UM COMPUTADOR
REMOTO TRAFEGAM POR UM OU MAIS
ROTEADORES, PODENDO ENCONTRAR UMA SÉRIE
DE PROBLEMAS NO ENVIO ATÉ O DESTINO FINAL.
OS ROTEADORES UTILIZAM MENSAGENS ICMP
PARA NOTIFICAR O PONTO DE ORIGEM QUANTO A
PROBLEMAS OCORRIDOS.
45
A CAMADA DE TRANSPORTE:
PROTOCOLOS TCP X UDP
CAMADA DE TRANSPORTE :
OFERECER INTERFACE PARA APLICAÇÕES DE REDE
MECANISMO PARA MULTIPLEXAÇÃO / DESMULTIPLEXAÇÃO
ACEITAR DADOS DE VÁRIAS ENTRADAS E DIRECIONÁLOS PARA UMA ÚNICA SAÍDA ---- DEVE SER CAPAZ DE
ACEITAR SIMULTANEAMENTE VÁRIAS APLICAÇÕES
DE REDE E GERENCIAR O FLUXO DE DADOS PARA A
CAMADA INTERNET
DEVE ACEITAR DADOS DA CAMADA INTERNET E
DIRECIONÁ-LOS PARA VÁRIAS SAÍDAS (APLICAÇÕES
DE REDE
VERIFICAÇÃO DE ERRO, CONTROLE DE FLUXO E
CONFIRMAÇÃO
46
TCP X UDP
TCP OFERECE VERIFICAÇÃO DE ERRO E
CONTROLE DE FLUXO PARA GARANTIR A
ENTREGA BEM SUCEDIDA DOS DADOS
TCP É PROTOCOLO BASEADO EM CONEXÃO
UDP OFERECE UMA VERIFICAÇÃO DE ERRO
BASTANTE RUDIMENTAR E FOI PROJETADO PARA
SITUAÇÕES EM QUE OS RECURSOS DE
CONTROLE EXTENSIVOS DO TCP NÃO SÃO
NECESSÁRIOS
UDP É PROTOCOLO SEM CONEXÃO
47
TCP X UDP
CONFIABILIDADE X VELOCIDADE
PROTOCOLO BASEADO EM CONEXÃO
ESTABELECE E MANTÉM CONEXÃO ENTRE COMPUTADORES SE
CONECTANDO E MONITORA O ESTADO DESSA CONEXÃO
DURANTE A TRANSMISSÃO / CADA PACOTE DE DADOS
ENVIADO RECEBE CONFIRMAÇÃO / MÁQUINA EMISSORA
REGISTRA INFORMAÇÕES DE “STATUS” PARA GARANTIR QUE
CADA PACOTE SEJA RECEBIDO SEM ERROS
PROTOCOLO SEM CONEXÃO
ENVIA UM DATAGRAMA UNIDIRECIONAL AO DESTINO E NÃO SE
PREOCUPA EM NOTIFICAR À MÁQUINA DE DESTINO QUE OS
DADOS ESTÃO A CAMINHO / MÁQUINA DE DESTINO RECEBE
DADOS E NÃO SE PREOCUPA EM RETORNAR INFORMAÇÕES DE
“STATUS” PARA O COMPUTADOR DE ORIGEM
48
CAMADA DE TRANPORTE: PORTAS E
SOQUETES
FTP
Computado
rA
... 19 20 21 22 23 ...
TCP
UDP
Camada INTERNET
Camada NETWORK ACCESS
Para o computador B, porta 21 do TCP
TROCANDO OS NÚMEROS DE SOCKET
DE ORIGEM E DE DESTINO
COMO OS COMPUTADORES USANDO TCP TROCAM
INFORMAÇÕES DE SOCKET QUANDO FORMAM UMA CONEXÃO ?
Solicita conexão
com a porta de destino 23
Porta de destino = 2500
Porta de destino = 2500
Porta de origem = 23
PORTAS TCP E UDP CONHECIDAS
13
21
23
25
37
53
70
80
110
DAYTIME
FTP
TELNET
SMTP
TIME
DNS
GOPHER
HTTP
POP3
13
53
67/68
161
DAYTIME
DNS
DHCP
SNMP
OUTROS PROTOCOLOS DO
CONJUNTO TCP/IP
FTP (“File Transfer Protocol”)
SMTP (“Simple Mail Transfer Protocol”)
TELNET (Programa de Emulação de
Terminal e de Comunicações)
UTILITÁRIOS DO TCP/IP
São residentes na camada de APLICAÇÃO
Desenvolvidos originalmente para a Internet e
redes UNIX
São usados para configurar, gerenciar e
diagnosticar redes TCP/IP
Estão disponíveis nos diversos Sistemas
Operacionais de Rede
UTILITÁRIOS DO TCP/IP
De CONECTIVIDADE
IPConfig
valores de configuração do TCP/IP
Ping
testa a conectividade da rede
Traceroute
caminho de um datagrama pela interligação de
rede
Route
permite incluir ou editar entradas em uma tabela
de roteamento
Netstat
apresenta estatísticas deIP, UDP, TCP e ICMP
Hostname
retorna o nome do host da rede local
UTILITÁRIOS DO TCP/IP
De TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS
FTP
utilitário básico de transferência de arquivos que
utiliza o TCP
TFTP
utilitário básico de transferência de arquivos que
utiliza o UDP
RCP
utilitário remoto de transferência de arquivos
UTILITÁRIOS DO TCP/IP
REMOTOS
Telnet
utilitário de terminal remoto
Finger
utilitário que apresenta informações de usuários
UTILITÁRIOS DO TCP/IP
INTERNET
Browsers
oferecem acesso a conteúdo de HTML na WWW
Newsreader
conectam a “newsgroups” da Internet
Programas
de e-mail
oferecem recursos para enviar/receber e-mail
Archie
oferece acesso a índices de sites FTP anônimos
Gopher
informações da Internet baseado em menus
Whois
oferece acesso a catálogos com informações de
contato pessoal
PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO
FIREWALLs E ACESSO À
INTERLIGAÇÃO DE REDES
Firewall
da
Organização
Restante da
Interligação
em Redes
A Parte da
Interligação
em Redes da
Organização
File
Transfe
r
Protoc
ol
e-mail
telnet
NETSCAPE
gopher
finger
talk
Microsoft
INTERNET
EXPLORER
World
Wide
Web
SLIP X PPP