A arquitetura TCP/IP
TCP = Transmission Control Protocol, IP = Internet Protocol
TCP – È um protocolo “connection –oriented” ( com estabelecimento de circuito)
da camada “transporte” na Arquitetura TCP/IP. Ele garante a entrega de dados
a um usuário local ou remoto. Os dados são entregues sem erros na ordem correta
e sem duplicação
Protocolo- È um conjunto de regras, formatos e temporização, que são utilizados
para troca de informações entre dois ou mais computadores.
A arquitetura TCP/IP
Circuito – Canal de transmissão lógico (e não físico) estabelecido entre os
pontos terminais da rede de comunicação.
Os DTEs (data terminal equipament) acessam circuitos virtuais através
de um identificador especificado no cabeçalho dos pacotes.
A rede organiza um circuito virtual e mantém a associação para
transmitir na rede.
• TCP e IP são 02 protocolos independentes .
• O IP (orientado a conexão) é sempre usado nesta arquitetura.,
• O TCP nem sempre.Mas quando se fala em TCP/IP não se está falando
dos 02 protocolos e sim da Arquitetura que, além desses 02, possui
dezenas de outros Protocolos . Como por ex.
• PPP, IP, TCP, FTP, TELNET, SMTP, BOOTP, DNS, SNMP, UDP.
Modelo OSI
(Open System Interconnection)
Modelo OSI
APLICAÇÃO
APRESENTAÇÃO
SESSÃO
TRANSPORTE
REDE
ENLACE DE DADOS
CAMADA FÍSICA
Modelo OSI
(Open System Interconnection) X Arquitetura TCP/IP)
Modelo OSI
Arquitetura TCP/IP
Aplicação
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Transporte
Rede
Rede
Enlace de dados
Enlace
Camada Física
Modelo OSI
7 – APLICAÇÃO: Disponibiliza serviços de rede, para processos
• A
aplicativos
7- Aplicaçãocomo: correio eletrônico, transf. de arquivos,
emulação de terminais.
6 – APRESENTAÇÃO: Representação de dados, estrutura de dados,
negocia a sintaxe de transf. de dados da camada aplicação.
5 – SESSÃO: Estabelece, gerência e termina sessões entre aplicativos.
4 – TRANSPORTE: Trata conexões entre hosts, detecção e recuperação
de falhas, controle de fluxo de informações,
Ex. se a rede conecta ou não, se chegou ou não seu arquivo.
3 – REDE: Fornece conectividade e seleção de caminhos entre dois
Sistemas finais.
2 -ENLACE DE DADOS: Fornece transferência, notificação de erro,
e controle de fluxo de sinais
1 - CAMADA FÍSICA: Fios conectores, voltagens, transmissão da taxa
de dados.
Comparação entre a arquitetura TCP/IP e o
modelo OSI
Comparando-se a arquitetura TCP/IP com o modelo OSI que está
estruturado em 7 camadas pode-se dizer que:
Na arquitetura TCP/IP a camada de aplicação assume, além das
funções da camada de aplicação do Modelo OSI. Também as funções
das camadas OSI de apresentação e de sessão:
As camadas de transporte e de Rede são bastante assemelhadas
em funções a essas mesmas camadas do Modelo OSI.
Comparação entre a arquitetura TCP/IP e o
modelo OSI
Na arquitetura TCP/IP a camada de enlace assume, além das
funções da camada de Enlace do Modelo OSI. Também as funções
da camada Física ISO.
O TCP trata os dados recebidos da Aplicação
(conhecido como carga útil), como sendo um trem de octetos
Numerando esses octetos sequencialmente)
Ex. quando a carga é recebida em volume maior que o ideal para
ser transmitido o TCP Fragmenta-a em blocos de tamanho padrão
(default) igual a 536 octetos. A cada fragmento o TCP acrescenta
o seu próprio cabeçalho, sendo o Conjunto: (cabeçalho + fragmento)
chamado de segmento TCP, conf. Figura.
Cabeçalho TCP
Dados da Aplicação (fragmento de carga útil)
Comparação entre a arquitetura TCP/IP e o
modelo OSI
O Fato das arquiteturas terem um número diferente de camadas não
Significa, por isso só, que o modelo OSI (que tem mais camadas) é
Capaz de realizar mais funções que a Arquitetura TCP/IP; quero dizer
que apenas que as diferentes funções foram agrupadas de uma
forma diferente. Isto porque as funções que tem que ser
executadas para viabilizar Uma solução aberta de redes
são sempre as mesmas.
Comunicação Sistemas Abertos
Dados
Dados
APLICAÇÃO
APLICAÇÃO
APRESENTAÇÃO
APRESENTAÇÃO
SESSÃO
SESSÃO
TRANSPORTE
TRANSPORTE
REDE
REDE
ENLACE DE DADOS
ENLACE DE DADOS
CAMADA FÍSICA
CAMADA FÍSICA
Nível Físico
Plug de 25 pinos SUB-D (ISO 2110)
Plug de 9 pinos SUB-D
Plug de 8 pinos RJ-45
1 - CAMADA FÍSICA: Fios conectores, voltagens, transmissão da taxa de dados.
Nível Enlace
ESTRELA
BARRAMENTO
...
ANEL
WIRELESS
2 -ENLACE DE DADOS: Fornece transferência, notificação de erro,
e controle de fluxo de sinais
Padrões de níveis Físico-Enlace
LAN
WAN
IEEE 802.2 LLC
E
T
H
E
R
N
E
T
LLC
ENLACE
PPP
LAPB
SDLC
MAC
ANSI
FDDI
IEEE
802.3
CSMA/
CD
IEEE
802.5
Token
Ring
PHY
FÍSICO
PMD
EIA/TIA-232 V.24
EIA/TIA-449 V35
G.703
HSSI
Nível Enlace
Endereço físico (MAC)
24 bit/s
24 bit/s
CÓDIGO DO FABRICANTE
3 Bytes
00AA00.2CFACA
Exemplo de códigos de fabricantes:
00-00-0C
00-00-1B
00-00-1D
02-60-8C
00-AA-00
Cisco
Novell
Cabletron
3Com
Intel
NÚMERO DE CONTROLE
3 Bytes
Nível Rede
Serviço orientado à conexão
Ethernet
|---|---|---|---|---|
UNI
UNI
Rot.
NNI
Token Ring
Ethernet
Rot.
|---|---|---|---|---|
Token Ring
Ethernet: - Barramento, Padrão de cabeamento baseada em 10BaseT,
cuja taxa é de 10 Mbits/seg.opera sómente com cabeamento categoria 4
ou 5 no Brasil.
Unicast – Identifica
1 computador
Individualmente na
rede
Nível Rede
Serviço não orientado à conexão
Ethernet
|---|---|---|---|---|
Ethernet
|---|---|---|---|---|
UNI
Rot.
Token Ring
UNI
NNI
Rot.
Token Ring
Token Ring – metódo usado na topologia anel, utiliza a tecnologia token passing
em um anel físico; as estações se conectam a um Hub, cabeamento par trançado.
Nível Rede
DOMÍNIO
ÀREA
SEGMENTO
NÓ
...
3 – REDE: Fornece conectividade e seleção de caminhos entre dois
Sistemas finais.
Nível Transporte
Endereçamento das Aplicações
APLICAÇÃO
APRESENTAÇÃO
CORREIO
ELETRÔNICO
SESSÃO
TRANSPORTE
...
EMULAÇÃO
DE
TERMINAL
DADOS
PORTE
TRNSFERÊNCIA
DE
ARQUIVO
...
segmento
4 – TRANSPORTE: Trata conexões entre hosts, detecção e recuperação de falhas,
controle de fluxo de informações, Ex. se a rede conecta ou não, se chegou ou
seu arquivo
Nível Transporte
Controle de fluxo fim-a-fim
transmite
não pronto
pronto
transmite
Buffer cheio
Buffer vazio
Nível Transporte
Send 1
Receive 1
Ack 2
Send 2
Receive 2
Ack 3
Send 1
Send 2
Send 3
Receive 1
Receive 2
Receive 3
Ack 4
Nível Sessão
NetBIOS
RPC
X Windows
NFS
Service Request
Service Reply
5 – SESSÃO: Estabelece, gerência e termina sessões entre aplicativos.
Nível Apresentação
Codificação dos dados
Texto e Dados
ASCII
EBCDIC
Gráfico e Imagens
GIF
JPEG
PCX
TIFF
WMF
Sons e Animações
AVI
MIDI
MPEG
WAV
ABC
ABC
XKWygsdTUQQ
Criptografia
6 – APRESENTAÇÃO: Representação de dados, estrutura de dados,
negocia a sintaxe de transf. de dados da camada aplicação.
Nível Aplicação
APLICAÇÃO - ESTAÇÕES
Processador
de textos
WORD
APLICAÇÕES - REDE
Gerenciamento
Correio
Eletrônico
HP OPEN VIEW
LOTUS NOTES
Banco de
dados
ACCESS
Planilha de cálculos
Emulação de
Terminal
EXCEL
7 – APLICAÇÃO: Disponibiliza serviços de rede, para processos
aplicativos como: correio eletrônico, transferência de arquivos,
emulação de terminais.
Modelos OSI e IEEE 802C
Modelo OSI
Modelo IEEE 802
APLICAÇÃO
APRESENTAÇÃO
SESSÃO
PROTOCOLOS DE
CAMADAS
SUPERIORES
TRANSPORTE
REDE
SUBCAMADA LLC
ENLACE DE DADOS
SUBCAMADA MAC
CAMADA FÍSICA
CAMADA FÍSICA
Protocolos
Modelo OSI
OSI
TCP/IP
APLICAÇÃO
VT, FTAM, MHS,
ACSE, ROSE, RTSE
APRESENTAÇÃO
APRESENTAÇÃO
SESSÃO
SESSÃO
TRANSPORTE
TP0, TP1, .... a TP4
TCP, UDP
REDE
CLNP, CMNP
IP
ENLACE DE DADOS
CAMADA FÍSICA
T
E
L
N
E
T
F
T
P
Ethernet, Token-Ring,
FDDI, Wireless,
ATM.
S
M
T
P
Ethernet - Cabeamento 10Mbps
10BASE5
Meio de
Transmissão
Técnica de
Sinalização
10BASE2
10BASE-T
cabo coaxial cabo coaxial par trançado
(50 ohm)
(50 ohm)
s /blindagem
banda base
banda base
banda base
(Manchester) (Manchester) (Manchester)
10BROAD36
10BASE-FP
par de fibras
de 850 nm
Manchester
(on/off)
Topologia
barramento
barramento
estrela
cabo coaxial
(75 ohm)
banda larga
(DPSK)
barramento /
árvore
Comp. máx. p/
segmento
Nós por
segmento
Diâmetro do
cabo
500
185
100
1800
500
100
30
--
--
33
10 mm
5 mm
0,4 - 0,6 mm
0,4 - 1,0 mm
62,5 / 125 m
estrela
STP = par trançado blindado (shielded twisted pair)
UTP = par trançado sem blindagem (unshielded twisted pair)
CAT 5 = de categoría 5
CAT 6 e 7 = de categorias 6 e 7
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Ethernet
Cabeamento 100Mbps
100BASE-T
100BASE-X
100BASE-TX
2 UTP Cat5
ou 2 STP
100BASE-T4
100BASE-FX
Par de fibras
4 UTP
Cat3 ou Cat5
Broadcast / Multicast
Broadcast
Multicast
...
O broadcast é uma ferramenta poderosa quando o objetivo é enviar um mesmo
pacote para todos os nós ao mesmo tempo. Quando mal utilizado, o broadcast
pode afetar a performance dos nós, interrompendo a CPU desnecessariamente
O objetivo do multicast é enviar um mesmo pacote para um grupo de nós.
Normalmente o pacote de multcst interrompe a CPU dos nós da rede . Recentes
implementações de drives de placa de rede permitem que este pacote seja examinado
Pela propria rede, sem interromper os nós da CPU da Rede.
Ethernet
Tratamento de Colisão Confiabilidade
• Duas estações escutam o barramento ao mesmo
tempo e transmitem simultaneamente, ocorrendo
assim uma colisão.
Ambas
OcorreTransmitem
a Colisão!
Simultâneamente
Ethernet Comutada
switch Ethernet
10 Mbit/s
cliente
10 Mbit/s
cliente
100 Mbit/s
10 Mbit/s
10 Mbit/s
10 Mbit/s
cliente
servidor
cliente
cliente
Problemas Comuns - Ethernet
• Problemas físicos
• Conectores não encaixados
adaptadores com defeito
corretamente,
cabos
partidos,
• Erros excessivos Ethernet (Excessive Ethernet Errors)
• Alta utilização causa colisões excessivas
• Estações com interferência causada por defeito no software ou
adaptador
• Erros FCS (seqüência de verificação de quadros) e outros
quadros ilegais causados por defeito no software ou adaptador
• Problemas de dispositivos de rede (Internetwork device
problems)
• Quadros descartados ou filtrados pelo dispositivo de rede
• Dispositivos de rede (ponte ou roteador) podem não ser capazes
de manipular a carga oferecida
Pontes (Bridges)
Como Atuam as Pontes
camadas
superiores
camadas
superiores
TCP
TCP
IP
IP
LLC
LLC
MAC
MAC
PHY
PHY
terminal
PHY
ponte
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MAC
PHY
terminal
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Pontes (cont.)
Roteadores (Routers)
enlaces WAN
(redes de
longa
distância)
Arquitetura TCP/IP
Modelo OSI
Modelo DoD
APLICAÇÃO
APRESENTAÇÃO
APLICAÇÃO
SESSÃO
TRANSPORTE
TRANSPORTE
REDE
INTER-REDE
ENLACE DE DADOS
CAMADA DE ACESSO
À REDE
CAMADA FÍSICA
DoD – departamento de defesa dos EUA ( Departament of defense)
Como funciona...
HTTP
FTP
DNS
TCP
SNMP
UDP
ICMP
IP
IGMP
ARP
Driver de
Rede
RARP
Multiplexação de Overhead
Dados de
usuário
Cab. da
Aplicação
Dados de
usuário
Cab.
TCP/UDP
Dados da Aplicação
Cab.
IP
Cab.
TCP/UDP
Dados da Aplicação
Cab.
Ethernet
Cab.
IP
Cab.
TCP/UDP
Dados da Aplicação
14
20
20/8
46 a 1500 bytes
Rodapé
Ethernet
4
Demultiplexação de Overhead
demultiplexação
baseada no Número
da Porta de Destino
do cabeçalho
TCP ou UDP
ICMP
ARP
FTP
IGMP
IP
driver
Ethernet
HTTP
TCP
RARP
DNS
TFTP
UDP
demultiplexação
baseada no campo
Protocolo do cabeçalho
IP
demultiplexação
baseada no Ethertype
de quadro
Ethernet
Endereços IP
• O padrão do IP especifica que cada host é associado a um endereço único de 32
bits conhecido por Endereço IP
• Consistindo, geralmente, de um identificador para a rede e um identificador para o
host
• Para prover flexibilidade na associação de endereços a hosts e para permitir a
mistura de diferentes tamanhos de rede numa inter-rede, dividiu-se o
endereçamento em classes
Classe de Endereçamento
classe
octeto 1
octeto 2
octeto 3
octeto 4
A
Rede
Host
Host
Host
B
Rede
Rede
Host
Host
C
Rede
Rede
Rede
Host
Regra do Primeiro Octeto
• Para que endereçamento entre as classes não colidisse, criouse regra do primeiro octeto, visando diferenciar o alcance de
endereçamento de cada classe
128
64
32
octeto 1
16
8
4
2
Classe A
Classe D
1 1 1 0
Classe B
Classe E
1 1 1 1
0
1 0
Classe C
1 1 0
1
Endereços Especiais
Prefixo
Sufixo
Tipo de Endereço
Propósito
todos 0
todos 0
este host
rede
todos 0
rede
rede
todos 1
broadcast direcionado
todos 1
todos 1
broadcast limitado
utilizado
durante o
bootstrap
indentifica uma
rede
broadcast numa
rede em
específico
Broadcast numa
rede local
127
qualquer
loopback
teste
O Cabeçalho IPv4
Internet Protocol V.4
Versão
(4 bits)
IHL
(4 bits)
Tipo de serviço
(8 bits)
Identificação
(16 bits)
Tempo de vida
(8 bits)
Comprimento total
(16 bits)
Flags
3 bits
Protocolo
(8 bits)
Deslocamento do fragmento
(13 bits)
Checksum do cabeçalho
(16 bits)
Endereço de origem
(32 bits)
Endereço de destino
(32 bits)
Opções IP
(se houver)
ARP
Address Resolution Protocol
• O problema consiste em resolver um endereço IP lógico em um
endereço físico (p/ex. Ethernet)
ARP request
198.85.42.44
O
198.85.42.48
poderia
responder?
ARP reply
...
198.85.42.48
Sim, sou eu o
00.08.4F.CE.56
O Cabeçalho TCP
Transfer Control Protocol
Porta de Origem
(16 bits)
Porta de Destino
(16 bits)
Número de seqüência
(32 bits)
Número de reconhecimento (Acknowledgement)
(32 bits)
THL
(4 bits)
(6 bits)
U A P R S F
R C S S Y I
G K H T N N
Checksum
(16 bits)
Tamanho de Janela
(16 bits)
Ponteiro de Urgência
(16 bits)
Opções
(0 ou mais palavras de 32 bits)
Dados
(Campo opcional)
Gerenciamento de Conexão TCP
Cliente
Servidor
LISTEN
SYN RCVD
SYN SENT
ESTABLISHED
ESTABLISHED
Troca de Dados
FIN WAIT 1
FIN WAIT 2
CLOSED
CLOSED