Normalização das Redes
Redes de Computadores II
INTERNET
Arquitetura TCP/IP
• Comunicação entre entidades de uma rede ou entre redes
ocorre segundo algumas convenções: protocolos
• Os protocolos estipulam o que (semântica) é que se deve
fazer, como (sintaxe) e quando (“timing”).
• A comunicação entre computadores exige a existência de
protocolos para garantir o conteúdo informativo, desde ao
mais alto nível: aplicação, até à comunicação de baixo nível:
meio de comunicação físico (fio de cobre ou fibra óptica).
• A complexidade é dividida pelas camadas protocolares
separando funcionalidades e dividindo tarefas.
Prof: Ricardo Luís R. Peres
Normalização das Redes
• Interoperabilidade entre componentes e sistemas de
fabricantes distintos tornou-se necessária para abertura do
mercado
• Através de normalização de tecnologias (standards) tornase possível a interoperabilidade:
– Standards de facto: aqueles que são impostos pelo seu
domínio de mercado.
– Standards de jure: aqueles que são definidos através de
um corpo legal com poderes e procedimentos para os
estabelecer:
• Iternational Telecommunication Union:
http://www.itu.org/
• Institute of Electrical and Electronics Engineer: http://www.ieee.org/
• ISO
http://www.iso.ch/
Modelo de rede Cliente/Servidor
• O processo Cliente requisita serviços ao Servidor
• Principal vantagem: Escalabilidade.
Capacidade de responder ao aumento da
procura de serviços sem degradar a
performance da rede.
O modelo requer normalização das Redes!
Modelo OSI da ISO
•
•
•
•
•
•
Camada de aplicação suporta os
processos das aplicações e os usuários
finais
Camada de apresentação providencia
independência entre formas diferentes de
representação de dados e criptografia
Camada de sessão estabelece, gere e
termina conexões entre aplicações
Camada de transporte assegura a
transferência de dados (responsável por
controlar o fluxo e os erros) entre os
sistemas terminais (fim-a-fim)
Camada de rede (network) providencia o
encaminhamento dos pacotes de dados nas
várias redes disponíveis (routing e
switching)
Camadas Link de Dados e Física
respondem pela transmissão dos quadros
de dados através da infra-estrutura física
Interconexão de Redes
Interconexão de Rede : É o termo usado para a conexão
entre duas ou mais redes, independente de serem locais,
metropolitanas ou de longa distância. O padrão hoje
adotado para conectar milhares de redes no mundo todo é o
TCP/IP, reunindo todas as redes que fazem parte da
Internet.
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Modelos de Conexão
Modelo TCP/IP (Arpanet) x OSI
• Orientado à conexão:
– Uma conexão simples é estabelecida para cada
sessão
– Comunicação é feita nos dois sentidos
– Quando a sessão acaba a conexão é interrompida
– Análoga a uma conversação telefônica
– Exemplo: TCP
• Não orientado à conexão:
– Mensagens são enviadas independentemente umas
das outras
– As mensagens podem chegar desordenadas
– Não existe estabelecimento de conexão nem sessão
– Análoga ao correio normal – carta simples
– Exemplo: UDP ou IP
Modelo TCP/IP (Arpanet) x OSI
• OSI standard de jure vs. TCP/IP standard de facto
• OSI suporta os modos orientado e não orientado à
conexão na camada de rede, mas somente o modo
orientado à conexão na camada de transporte.
• TCP/IP (o IP é intrinsecamente não orientado à conexão)
suporta ambos os modos de conexão na camada de
transporte dando ao utilizador final a opção de escolha.
• A maior contribuição do modelo OSI foi provavelmente a
definição distinta e clara de termos e nomenclaturas
usadas, nomeando: serviços, interfaces e protocolos.
É por isso que é usado como modelo de referência.
Arquitetura TCP/IP
• A tendência mundial é o uso dos protocolos TCP/IP
• Estes protocolos caracterizam-se pela divisão de
qualquer conteúdo a ser transferido (mensagens,
arquivos, imagens,...) em “pacotes” chamados
datagramas IP.
No equipamento
Cada um dos pacotes
origem, o conteúdo a
pode seguir caminhos
ser transferido é
alternativos até o destino
fragmentado em
pacotes
Isto explica porque as páginas na
No destino, os
pacotes são
reordenados e
processados
Arquitetura TCP/IP
• TCP/IP é um conjunto de vários protocolos que
trabalham de forma integrada, com o objetivo de
estabelecer a comunicação entre redes locais e
permitir a transferência de dados entre dois ou mais
computadores conectados a essas redes.
• O sistema de interconexão de redes que forma a
infra-estrutura básica da Internet é conhecido como
backbone Internet. Dizer que uma rede está
conectada diretamente à Internet, significa dizer que
ela está conectada à infra-estrutura da Internet.
• Esta infra-estrutura é geralmente provida pelas
operadoras de telecomunicações (telefonia, satélite,
TV a cabo, etc)
Como surgiu o TCP/IP
A arquitetura de protocolos usada hoje surgiu com a
criação de uma rede especialmente patrocinada pelo
Departamento de Defesa do governo americano – a
ARPANET – durante o período da “guerra fria USAURSS”.
Desejava-se um modelo de protocolos que assegurasse
a funcionalidade da rede, de forma confiável, flexível e
que fosse de fácil implementação.
Com o fim da “guerra fria”, esta rede se abriu para fins
não militares e se ampliou, tornando-se a INTERNET.
Hoje, quando se menciona TCP/IP, imediatamente se
associa com Internet, ou, de modo idêntico: para acesso
à Internet é preciso adotar-se a arquitetura TCP/IP.
Internet aparecem aos poucos na tela...
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Conectando-se à Internet
• Se uma LAN for ligada à Internet, todos os
computadores conectados a ela poderão ter acesso à
Internet.
• Já o usuário doméstico, cujo computador não está
ligado a nenhuma LAN, precisará de um modem.
Provedor de Acesso e Serviço
Objetivo: Interligar computadores e redes com a finalidade de facilitar
a troca de informações e disponibilizar serviços e recursos, aumentando
a produtividade, agilizando processos e provendo economia no uso da
tecnologia de informação.
– Com o modem o usuário poderá se comunicar com o
provedor de acesso usando linhas telefônicas comuns;
– Para isto, o usuário deverá fazer uma assinatura junto a um
provedor. Assim, terá acesso ao servidor do provedor e,
através dele, navegará na Internet.
Roteamento de Pacotes
• Existem serviços no conjunto de protocolos
TCP/IP que permitem a transmissão e o
controle das mensagens através da rede. Para
permitir melhor fluxo no tráfego de mensagens,
elas são divididas em pedaços, chamados de
Pacotes.
• O tráfego de pacotes na Internet é feito por
meio de rotas ou caminhos previamente
definidos ou configurados à medida que a rede
funciona. O controle deste tráfego e a definição
das rotas é baseado nos endereços IP e feito
pelo ROTEADOR.
a
Roteamento de Pacotes
O ROTEADOR faz o papel de direcionador e gerenciador do tráfego de
pacotes, garantindo que as mensagens geradas em uma rede local
sejam encaminhadas ao endereço de destino, em outra rede local, via
Internet. A infra-estrutura da Internet é compartilhada por todo o tráfego
e tudo funciona como uma grande rede.
Roteador
Internet
Roteador
Roteador
• Sendo uma complexa e dinâmica malha de
computadores e redes espalhada pelo mundo,
a Internet busca sempre uma alternativa de
caminho para o tráfego dos pacotes entre os
computadores de origem e de destino da
mensagem.
Arquitetura da Internet
A arquitetura TCP/IP se baseia em um serviço de rede não
orientado à conexão, que é o Internet Protocol (IP), e em um
serviço de transporte orientado à conexão, oferecido pelo
Transmission Control Protocol (TCP).
Modelo OSI - Arquitetura TCP/IP
Aplicação
Apresentação
Aplicação
Sessão
A arquitetura da internet
se baseia em um modelo
com quatro camadas,
onde cada uma executa
um conjunto bem definido
de funções de
comunicação.
Aplicação
Transporte
Transporte
Transporte
Rede
Internet
Enlace
Internet
Física
Interface de Rede
Interface de Rede
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Arquitetura TCP/IP
Internet - Camada Interface de Rede
Para cada camada
da arquitetura
TCP/IP existem
diferentes
protocolos com
funções específicas,
de modo a
assegurar a
funcionalidade da
Internet.
Internet - Camada de Internet
Camada de Internet:
A conexão com a Internet é padronizada pelos ROTEADORES,
que buscam as melhores rotas (as mais rápidas e/ou de menor
tráfego) para a transmissão dos pacotes.
Nessa camada estão padronizados vários protocolos, onde se
destaca o Internet Protocol (IP).
Roteador2
Roteador1
Rede 2
Ethernet
Token
Ring
Rede 1
Rede 3
ATM
Roteador3
Endereçamento IP
Toda equipamento ou conexão em uma rede Internet
deve ter um endereço IP único, também conhecido
por endereço Internet, independente do seu
endereço físico ou de outra tecnologia de rede que
também utilize.
Camada de Interface de Rede (hardware):
Tem como principal função fazer a interface do modelo TCP/IP
com os diversos tipos de tecnologias de rede (ATM, Ethernet,
Token Ring, Frame Relay, etc).
Por causa da grande variedade de tecnologias existentes no
mercado, esta interface não foi padronizada pela arquitetura
TCP/IP, o que possibilita a interconexão de redes de diferentes
tecnologias de comunicação dentro da rede Internet.
Para que todas estas tecnologias possam ser "vistas" pela
Internet, é necessário utilizar-se o formato de endereçamento IP
da camada Internet.
Internet - Camada de Internet
Protocolo IP (Protocolo de Internet)
– O IP é um protocolo não orientado a conexão, cuja
função é encaminhar os pacotes de dados originados
em um computador em direção ao computador de
destino da mensagem, transferindo-os de um roteador
para outro, seguindo a melhor rota, sucessivamente,
através da Internet.
– O IP é um protocolo de camada de rede (modelo OSI),
que foi projetado com o objetivo interligar redes
distintas, identificando cada rede e cada computador a
ser conectado à Internet.
– Estabelece o conceito de unidade e padronização que
caracteriza a Internet.
Endereçamento IP
O endereço IP é um número de 32 bits, representado em
decimal na forma de números de 8 bits separados por um
ponto, no formato w.x.y.z. Assim, o menor endereço IP
possível é 0.0.0.0 e o maior, 255.255.255.255.
Partes do endereço IP:
Identificação da Rede Identificação da Máquina
• uma parte indica a rede a que pertence
• outra parte indica o equipamento
Com isso, é possível se ter até 4.294.967.296 endereços IP
diferentes.
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Endereçamento IP
• Já foi padronizado o endereçamento IP usando
128 bits em vez de 32bits, que é o IPv6 ou SIPPSimple Internet Protocol Plus, mas ainda não esta
em uso comercialmente. Está em operação na
chamada Internet2, em âmbito acadêmico.
Endereçamento IP
Toda interface (ou conexão) em uma rede Internet deve ter um
endereço IP único, também conhecido por endereço Internet,
independente do endereço do hardware. Este endereço tem 32
bits e é organizado por classes, de acordo com a sua formação.
As várias classes possíveis definem as faixas de endereçamento,
além de separar os identificadores de rede e os Hosts.
Com ele será possível endereçar
340.282.366.920.938.463.371.607.431.768.211.456
dispositivos diferentes.
Classes de Endereço IP
Tipos de Classes:
Classes de Endereço IP
• Classe A
Um endereço classe A permite 126 redes e 16.777.214
host por rede.
• Classe B
Um endereço classe B permite 16.384 redes e 65.534
host por rede.
Classes de Endereço IP
• Classe C
Um endereço classe C permite 2.097.152 redes e
254 host por rede.
• Classe D
Endereços classe D são reservados para
endereçamento IP de Multicast .
Classes de Endereço IP
• Classe E
Classe E é um endereçamento experimental que está
reservado para uso futuro. Os quatro bits de maior grau
em uma classe E são sempre 1111. => não é usada!
• A escolha do tipo de classe de endereçamento (A,B,C)
deveria ser feita com base no tamanho da rede, mas a
realidade demonstrou que este esquema de distribuição
de endereços não é mais compatível com as
necessidades em âmbito mundial. Isto exigiu uma nova
sistemática, levando em consideração o porte da
organização e a demanda de acessos.
• Há relativamente poucas redes com necessidade de até
65534 hosts, mas muito poucas ficariam satisfeitas com
no máximo 254 hosts.
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Classes de Endereço IP
Para contornar este problema, surgiram organizações
que controlam a utilização dos endereços IP, como a
IANA e InterNIC com o uso de algumas regras:
A metade superior do espaço de endereços classe A (números de
rede de 64 a 127) é reservada indefinidamente, para possibilitar o
seu uso para a transição para um novo esquema futuro de
numeração.
As redes classe B são designadas apenas para organizações que
podem demonstrar claramente sua necessidade.
Para as organizações que não preenchem as exigências para a
rede classe B é designado um bloco consecutivo de números de
rede classe C.
• Para atender à necessidade de endereços IP para as
estações de uma rede privada, três faixas de
endereços IP foram reservadas. Assim, pode-se
montar uma rede local TCP/IP baseada nesses
endereços, sem gerar conflito com os endereços IP
válidos na Internet.
• Os roteadores reconhecem esses endereços como
sendo de uma rede privada e não trafegam pela
Internet pacotes com esta identificação.
Endereços Especiais:
Classe A: 10.0.0.0
a 10.255.255.255.
Classe B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255.
Classe C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255.
Máscara de Rede
Rede Externa
Internet
Rede 2
200.123.123.32
Roteador 1
200.123.123.32
Máscara:
255.255.255.224
(32 endereços)
Rede 3
Roteador 3
200.123.123.1
Redes
200.123.123.64
Remotas
200.123.123.64
Máscara:
255.255.255.192
(64 endereços)
Rede 4
Rede 1 - Matriz
Roteador 4
200.123.123.1
Máscara:
255.255.255.224
(31 endereços)
200.123.123.128
192.0.0 a 193.255.255 – Multi-regional
194.0.0 a 195.255.255 – Europa
196.0.0 a 197.255.255 – Outros
198.0.0 a 199.255.255 – América do Norte
200.0.0 a 201.255.255 – América do Sul e Central
202.0.0 a 203.255.255 – Extremo Oriente/Oceania
204.0.0 a 205.255.255 – Outros
206.0.0 a 207.255.255 – Outros
As variações definidas como “Outros” devem ser usadas onde é
necessário flexibilidade fora dos confinamentos das fronteiras
regionais. A variação “Multi-regional” inclui as redes classe C
que foram designadas antes deste novo esquema de regras.
A metade superior do espaço de endereços classe C (208.0.0 a
223.255.255) ainda permanece sem alocação.
• Formada por 32 bits no mesmo formado do
endereçamento IP, onde cada bit 1 da máscara
informa a parte do endereço IP que é usada para o
endereçamento da rede e cada bit 0 informa a parte
do endereço IP que é usada para o endereçamento
das máquinas (hosts).
•
Máscaras padrão:
Classe A: 255.0.0.0
Classe B: 255.255.0.0
Classe C: 255.255.255.0
• É usada fora de seus valores padrão quando há a
necessidade de segmentação da rede.
Protocolo IP
• O seu valor é a diferença entre 256 e a quantidade de IP disponíveis
na sub-rede em questão. Nesse cálculo leva-se em conta os
endereços de 0 a 255, apesar deles não poderem ser usados para o
endereçamento de máquinas.
Roteador 2
A metade inferior do espaço de endereços classe C (números de
rede de 192.0.0 até 207.255.255) é divida em oito blocos, cada
um alocado para autoridades regionais como segue:
Máscara de Rede
Endereços Mágicos
Endereço classe C: 200.123.123.0
Classes de Endereço IP
200.123.123.128
Máscara:
255.255.255.128
(127 endereços)
– A única forma de comunicação direta entre duas
máquinas é através do seu endereço físico. O
modelo TCP/IP foi projetado para interligar redes
heterogêneas.
– Portanto, ele considera que não há uma
padronização de endereços físicos que pudesse
relacionar direta e unicamente uma máquina e
seu endereço na rede e entre as redes
interligadas. Daí a adoção do endereço IP,
independente do endereço físico da máquina.
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Protocolo IP
– Para resolver este problema de mapeamento
do endereço IP para o endereço físico da
máquina na rede local, é utilizado o protocolo
ARP (Address Resolution Protocol) – ele
encontra o endereço físico relacionado à um
endereço IP fornecido. De igual forma, em se
querendo um endereço IP a partir do
endereço físico da máquina, utiliza-se o
protocolo RARP (Reverse Address Resolution
Protocol).
Protocolo RARP
Protocolo ARP
O protocolo ARP entra em ação para detectar o
endereço da placa de rede para o qual o pacote
deve ser entregue, já que no pacote há somente
o endereço IP de destino e não o endereço da
placa de rede.
O protocolo ARP manda uma solicitação via
broadcast do endereço físico para o endereço IP
determinado. O destinatário que tiver o endereço IP
informado responde (à máquina solicitante) seu
endereço físico.
Protocolo ICMP
Permite que uma máquina descubra um
endereço IP através de um endereço MAC,
fazendo o inverso do que o protocolo ARP faz.
É utilizado para transmissão de mensagens
de controle ou de ocorrência de problemas.
O protocolo RARP manda uma solicitação via
endereço físico solicitando o endereço IP
correspondente. O destinatário que tiver o
endereço físico informado responde (à
máquina solicitante) com seu endereço IP.
Cada mensagem ICMP possui uma estrutura
específica, adequada a cada tipo de ocorrência,
mas com um cabeçalho padrão, capaz de
caracterizar a estrutura da mensagem.
As ocorrências do ICMP podem ser:
Destinatário inacessível;
Ajuste de fonte;
Redireção;
Eco e Resposta de Eco;
Tempo excedido;
Problemas de Parâmetros;
Marca de Tempo e Resposta à Marca de Tempo;
Solicitação de Informações e Respostas de
Informações;
Solicitação de Máscara de Endereço e Resposta à
Mascara de Endereço.
Redes de Computadores II
INTERNET
Arquitetura TCP/IP
Prof: Ricardo Luís R. Peres
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