Redes de Computadores




       FACOMP - UFPA



      Redes TCP/IP
AULA 1

1) Tecnologia de Redes
2) Hubs e Switches
3) Arquitetura TCP/IP
4) Endereçamento IP
5) Roteamento
6) Protocolos de...
I - Tecnologias de Redes




       FACOMP - UFPA



       Redes TCP/IP
LAN – LOCAL AREA NETWORKS
• A tecnologia de redes locais (Ethernet) baseia-se no
  princípio de comunicação com broadcast ...
QUADRO
• O quadro (frame) é a menor estrutura de informação
  transmitida através de uma rede local.


  ENDEREÇO (FÍSICO)...
PROBLEMA 1: O tempo médio para
ganhar o meio aumenta com o número de
         computadores da rede.




ESCUTANDO         ...
EFEITO DA DISTÂNCIA ENTRE OS
           COMPUTADORES

• O tempo de propagação entre as estações afeta
  a taxa de ocupação...
Exemplo
• Quadro de 100 bit e Taxa de Transmissão = 10 Mbit/s:
   – Tempo para transmitir um quadro T = 10 10-6 s
• Veloci...
PROBLEMA 2: COLISÃO



    A                 B                   C


                            COLISÃO DETECTADA POR A
A...
LIMITAÇÕES DAS LANs
• O NÚMERO DE COMPUTADORES É LIMITADO
  – Como apenas um computador pode transmitir de cada vez, o
   ...
HUBS
•   Hubs ou Repetidores são dispositivos que simulam internamente a
    construção dos barramentos físicos. Operam na...
SWITCH
•   Switch ou comutadores são dispositivos que simulam internamente a
    construção de pontes (bridges) físicas. O...
SWITCH
•   Os switchs são dispositivos capazes de segmentar a rede local
    analisando os endereços físicos. Permitem tam...
WAN
•   A redes WAN utilizam uma tecnologia de transmissão que permite
    interligar um número ilimitado de roteadores em...
Roteamento/Comutação
Usuário

                broadcast




           Nó                                       Barramento...
Comutação

        POR CIRCUITO

                                     SIM
                                     CIRCUITO VI...
Redes de comutação por circuito
– Estabelece um caminho dedicado entre a
  origem e o destino, antes que a comunicação
  s...
Redes de comutação por pacote

– Não estabelece um caminho dedicado. (Melhor Esforço)
– As informações de endereçamento pr...
Redes de pacotes orientadas a conexão
• Também conhecidas como circuito virtual
• Determinam o caminho entre emissor e rec...
Redes de pacotes não orientadas a
                 conexão
• Também conhecidas como Datagrama.
• O caminho é determinado a...
REDES
• IP: Não orientadas a conexão
                                             Roteador
       Utiliza o endereço dos c...
Roteamento




Destinatário                    ID de
   final                       circuito




                     Subr...
ROTEADORES
•   Os roteadores são dispositivos responsáveis por rotear os
    pacotes através da rede. Cada roteador possui...
QUADRO E PACOTE

• Os pacotes são transportados no interior dos quadros.

                             QUADRO


          ...
200.17.106.x    QUADRO E PACOTE

                       O QUADRO MUDA DE ACORDO COM O MEIO FÍSICO



                     ...
Arquitetura TCP/IP

Processo          Processo          Processo          Processo


     APLICAÇÃO                       ...
Arquitetura TCP/IP
PORTAS no Protocolo TCP/IP
•   Portas são números inteiros de 16 bits
•   Padronização do IANA (Internet Assigned Number A...
Comunicação Cliente-Servidor

   Porta Origem Porta Destino           Dados




                      Porta bem
          ...
QUADRO, PACOTE E SEGMENTO

                                 QUADRO

                                       PACOTE

       ...
Modelo de Referência




                    SERVIÇOS
• Sistema                          •   MODELO DE
  Operacional      ...
OSI - Open Systems Interconnection Model
               Mensagens padronizadas.
 Aplicação
               Dispositivo de R...
processo                                                                                              dados       processo...
Comunicação no Modelo OSI
                    protocolo aplicação
   Aplicação                                      Aplica...
Camadas do Modelo OSI

 HTTP, FTP, SMB,        Aplicação
     SMTP, POP3,
      IMAP4, DNS,
NetBIOS, DHCP, etc     Apresen...
Repetidor: BIT
            10101         10101




                    repetidor
amplitude


                             ...
Hub: Bit

   Hub
SWITCH: QUADRO

• Ponte/Switch: operam na camada de
  enlace de dados do modelo OSI
  – é capaz de filtrar o tipo de tráfe...
SWITCH = Dispositivo da Camada de Enlace


            DISPOSITIVO DE ENLACE
                  1       2     3       4



...
ROTEADOR: PACOTE
• Roteadores: operam na camada de rede do
  modelo OSI.
  – Permite interligar redes com tecnologia de en...
200.17.106.x         Roteamento


                           WAN               WAN
                          PRIVADA      ...
GATEWAY: PROTOCOLO DE APLICAÇÃO

• Gateways: operam nas camadas
  superiores do modelo OSI
  – são capazes de analisar o c...
II - Arquitetura TCP/IP




      FACOMP - UFPA



     Redes TCP/IP
Arquitetura TCP/IP
• INTERNET = ARQUITETURA TCP/IP


                   gateway
                   internet

             ...
Endereços IP
•   Endereço IP: Indentificador de Rede + Indentificador de HOST

                           Endereço IP de 3...
Endereço IP - Notação Decimal Pontuada



2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120


10000000 0...
REGRA BÁSICA PARA ATRIBUIÇÃO DE
          ENDEREÇOS IP

• HOSTS NA MESMA REDE LOCAL
 – DEVEM TER O MESMO ID DE REDE

• HOS...
Distribuição de IP’s
        IANA        Mundo



        ARIN        Américas e Caribe



      FAPESP        Brasil



 ...
Classes de Endereçamento
Classe         Formato do Endereço                  Organização da Rede     Intervalo dos
       ...
Classe IP
                        10.x.x.x

                                    ...

16 milhões   A
                      ...
endereço classe C
    MÁSCARA: 255.255.255.0

                  identificador de rede          identificador do host



  ...
Como atribuir IP’s para rede abaixo?


   SÃO PAULO               CURITIBA




    ...                               ...

...
Como atribuir IP’s para rede abaixo?
    SÃO PAULO               SÃO PAULO

150 computadores

          ...




          ...
SubRedes e SuperRedes
• A Máscara de Subrede
  – 32 bits em notação decimal pontuada.
     • bits 1 indicam o endereço da ...
Como Atribuir IP’s para rede abaixo?
  SÃO PAULO                     CURITIBA




   ...                             ...

...
Exemplo
• Por default, a máscara de uma rede classe B é
   – 255.255.0.0.
   – 11111111. 11111111. 00000000. 00000000.
• P...
128.0.0.1               128.0.64.1
SÃO PAULO                                                          CURITIBA
 900 comput...
Endereços IP especiais
• Não podem ser atribuídos a nenhuma estação:

  – 127.0.0.1:
     • Endereço de Loopack
  – 255.25...
Loopback
•   LoopBack = Enviar para si mesmo.
•   Os datagramas com endereço IP 127.x.x.x não são enviados para
    rede. ...
Mapeamento de Endereços
•   O endereços IP são endereços temporários.
•   O verdadeiro identificador da estação para rede ...
Endereço MAC

• O padrão IEEE 802 define 2 formas de
  endereçamento MAC
   – endereços administrados localmente
     • Qu...
Filtragem de Endereços


                      IP
                  REDE
                  MAC                     INTERRU...
Relação entre IP e MAC


endereço IPA        Estação A                 Estação B       endereço IPB
  endereço            ...
Address Resolution Protocol - ARP
•    O ARP é um protocolo que efetua a conversão de endereços IP para
     MAC.
     – A...
ARP

qual o MAC do IP 200.134.51.6 ?       o MAC do IP 200.134.51.6 é C ?




                 ARP                        ...
ARP
• O protocolo ARP compara o endereço IP de todos os
  datagramas enviados na ARP Cache.
   – Se ele for encontrado, o ...
O ARP só funciona na rede local




ARP request      o roteador não propaga broadcast
Detecção de Endereços IP Duplicados

• O ARP é utilizado para identificar se
  existem IP’s duplicados.
• Quando o endereç...
Roteamento
comunicação intra-
rede.

                                            REDE
                                 Int...
Roteamento
•   Comunicação intra-rede
     – Os endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do
       computador de destin...
Comunicação Inter-Redes

• O endereço IP de origem e de destino se mantém os
  mesmos durante todos os saltos de um pacote...
Comunicação Inter-Redes

                B   C
A B IPA IPD               C D IPA IPD



              IPB   IPC

 A       ...
Exemplo
                                       segundo salto:
primeiro salto:
                                       IP or...
Tabela de Roteamento
•   FORMATO GERAL
•   REDE : 200.134.51.0
•   Mascara: 255.255.255.0
•   GATEWAY: 200.134.51.1
•   IN...
Definições

• GATEWAY: Porta do          roteador    que   deverá
  intermediar a entrega.
  – O IP do gateway NÃO é diret...
Definições
• REDE: Indica o destino da rota.
• MÁSCARA: define a amplitude do destino.

  – 200.134.51.0 (MASCARA 255.255....
Exemplo de Tabelas de Roteamento

                          200.17.98.23
   REDE 200.17.98.X


                      Rotea...
Exemplo de Tabela de Roteamento
TABELA DA ESTACAO 200.134.51.24:
Rede                         Gateway                  Int...
Sequência de Análise da Rota

• 1) DA ROTA MAIS ESPECÍFICA PARA
  A ROTA MAIS GENÉRICA
 – ROTA MAIS ESPECÍFICA:
   • ROTA ...
Exemplo de Tabela de Roteamento
TABELA DO ROTEADOR 1:
Rede                                Gateway                     Inte...
Exercício 1
•   Construa a tabela de roteamento do Roteador 1

                        200.0.0.1           200.0.0.2
     ...
TABELA DE ROTEAMENTO


Rede Destino   Mascara   Gateway   Interface   Custo
Exercício 2:
 • Utilizando a classe C: 200.0.0.0 (255.255.255.0)
    – A) distribua os IP’s nas duas redes abaixo
    – B)...
TABELA DE ROTEAMENTO


Rede Destino   Mascara   Gateway   Interface   Custo
ANEXO

1.PROTOCOLO IP
2.PROTOCOLO TCP
3.PROTOCOLO UDP
4.PROTOCOLOS DE APLICAÇÃO
Datagrama IP
•   Conceito: Denominação dada à unidade de dados do protocolo de rede
    IP. Os datagramas são transportado...
Fragmentação de datagramas
•   O tamanho máximo permitido para os quadros pode ser inferior ao
    tamanho máximo de um da...
Formato de um datagrama
•   O formato de um datagrama é mostrado abaixo:

    0           4           8            12     ...
Protocolo do nível de transporte
•   Conceito: Os protocolos de transporte são capazes de manipular múltiplos endereços
  ...
Protocolo TCP
•   Conceito: Protocolo da camada de transporte que oferece um serviço de
    comunicação confiável e orient...
Endereçamento por Portas
      O protocolo TCP identifica u ma conexão
           pelo par (IP,porta) de ambas as         ...
TCP = Protocolo Confiável

•    O protocolo TCP é um protocolo confiável e orientado a
     conexão.

           Um protoc...
Controle de Seqüenciação
•   O protocolo TCP oferece um serviço de comunicação orientado a
    conexão, que garante que as...
Segmento TCP

0          4            8            12       16           20          24          28   31


       Byte 1  ...
•   Conceito: Protocolo
    da camada de             Protocolo UDP
    transporte que
    oferece um serviço    aplicação ...
Mensagem UDP
• As mensagens UDP são bem mais simples que o
  TCP pois não oferece a mesma qualidade de
  serviço.


  0   ...
Protocolos do nível de aplicação.
 •     Conceito: Protocolos que disponibilizam serviços padronizados de
       comunicaç...
Descrição dos Protocolos de Aplicação
•   FTP: File Transfer Protocol. Protocolo que implementa serviços de
    transferên...
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  1. 1. Redes de Computadores FACOMP - UFPA Redes TCP/IP
  2. 2. AULA 1 1) Tecnologia de Redes 2) Hubs e Switches 3) Arquitetura TCP/IP 4) Endereçamento IP 5) Roteamento 6) Protocolos de Transporte 7) Protocolos de Aplicação
  3. 3. I - Tecnologias de Redes FACOMP - UFPA Redes TCP/IP
  4. 4. LAN – LOCAL AREA NETWORKS • A tecnologia de redes locais (Ethernet) baseia-se no princípio de comunicação com broadcast físico. A B DADOS CRC A B C quadro
  5. 5. QUADRO • O quadro (frame) é a menor estrutura de informação transmitida através de uma rede local. ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO A B DADOS CRC CABEÇALHO FECHO
  6. 6. PROBLEMA 1: O tempo médio para ganhar o meio aumenta com o número de computadores da rede. ESCUTANDO ESCUTANDO A B C quadros na fila de espera
  7. 7. EFEITO DA DISTÂNCIA ENTRE OS COMPUTADORES • O tempo de propagação entre as estações afeta a taxa de ocupação máxima da rede. T τ τ A A TRANSMITE A RECEBE τ B RECEBE B TRANSMITE B tempo para o sinal ir de A para B
  8. 8. Exemplo • Quadro de 100 bit e Taxa de Transmissão = 10 Mbit/s: – Tempo para transmitir um quadro T = 10 10-6 s • Velocidade de propagação no meio: 200 000 Km/s – Tempo de propagação: t = 1 10-6 s para 200 m – Tempo de propagação: t= 10 10-6 para 2 Km HALF-DUPLEX eficiência = T/(T+t) eficiência200m = 91% L eficiência2Km = 50% eficiência100Mbits e 2Km = 9,1% A B
  9. 9. PROBLEMA 2: COLISÃO A B C COLISÃO DETECTADA POR A A A TRANSMITE τ RECEBIDO DE C COLISÃO DETECTADA POR C C τ RECEBIDO DE A C TRANSMITE
  10. 10. LIMITAÇÕES DAS LANs • O NÚMERO DE COMPUTADORES É LIMITADO – Como apenas um computador pode transmitir de cada vez, o desempenho da rede diminui na medida em que muitos computadores são colocados no mesmo barramento. • A DISTÂNCIA ENTRE OS COMPUTADORES É LIMITADA – Para evitar colisões, os computadores “escutam” o barramento antes de transmitir, e só transmitem se o barramento estiver desocupado. – Quanto maior a distância entre os computadores, maior a chance de ocorrer colisões no barramento, levando a rede para um estado de colapso e baixo desempenho.
  11. 11. HUBS • Hubs ou Repetidores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos. Operam na camada Física do modelo OSI/ISO. HUB A C A C A C A B C
  12. 12. SWITCH • Switch ou comutadores são dispositivos que simulam internamente a construção de pontes (bridges) físicas. Operam na camada Física e Enlace do modelo OSI/ISO. PORTA COMPUTADOR SWITCH 1 A 1 2 3 A C A C A C 3 C C A C A A B C
  13. 13. SWITCH • Os switchs são dispositivos capazes de segmentar a rede local analisando os endereços físicos. Permitem também interligar dispositivos que trabalham com velocidades de transmissão diferentes. SWITCH HUB HUB A B C D E F G
  14. 14. WAN • A redes WAN utilizam uma tecnologia de transmissão que permite interligar um número ilimitado de roteadores em distâncias arbitrariamente grandes. roteador LAN LAN LAN Pode ser uma ligação ponto a ponto
  15. 15. Roteamento/Comutação Usuário broadcast Nó Barramento Link roteador Rota 1 Rota 2 Subrede Ligação ponto a ponto
  16. 16. Comutação POR CIRCUITO SIM CIRCUITO VIRTUAL COMUTAÇÃO ORIENTADA A POR PACOTES CONEXÃO? NÃO DATAGRAMA
  17. 17. Redes de comutação por circuito – Estabelece um caminho dedicado entre a origem e o destino, antes que a comunicação se estabeleça. • Exemplo: TDMA, CDMA, FDMA , etc. * A banda é reservada, independente do tráfego. A B REDE COMUTADA D POR CIRCUITO C
  18. 18. Redes de comutação por pacote – Não estabelece um caminho dedicado. (Melhor Esforço) – As informações de endereçamento precisam ser intercaladas com o próprio fluxo de mensagens, numa operação de denominada empacotamento. – Exemplos: TCP/IP, GPRS, etc. REDE COMUTADA POR PACOTE
  19. 19. Redes de pacotes orientadas a conexão • Também conhecidas como circuito virtual • Determinam o caminho entre emissor e receptor antes de iniciar a comunicação. • Os pacotes chegam sempre na ordem em que foram enviados. – Exemplo: ATM e Frame-Relay IDENTIFICADOR DE OUTRAS DADOS CIRCUITO INFORMAÇÕES DE VIRTUAL CONTROLE PACOTE NUMA REDE ORIENTADA A CONEXÃO
  20. 20. Redes de pacotes não orientadas a conexão • Também conhecidas como Datagrama. • O caminho é determinado analisando o endereço de cada pacote. • Os pacotes podem chegar fora de ordem. – Exemplo: TCP/IP ENDEREÇO ENDEREÇO OUTRAS DADOS DE DE INFORMAÇÕES DE ORIGEM DESTINO CONTROLE PACOTE NUMA REDE NÃO ORIENTADA A CONEXÃO
  21. 21. REDES • IP: Não orientadas a conexão Roteador Utiliza o endereço dos computadores • ATM: Orientadas a conexão switch Utiliza um identificador de conexão
  22. 22. Roteamento Destinatário ID de final circuito Subrede
  23. 23. ROTEADORES • Os roteadores são dispositivos responsáveis por rotear os pacotes através da rede. Cada roteador possui apenas uma visão local da rota, isto é, ele decide apenas para qual de suas portas enviar o pacote. PORTA 2 PACOTE ROTEADOR ? PORTA 3 PORTA 1
  24. 24. QUADRO E PACOTE • Os pacotes são transportados no interior dos quadros. QUADRO PACOTE ORIGEM DESTINO ORIGEM DESTINO DADOS CRC ENDEREÇO DE REDE ( Endereço IP) ENDEREÇO FÍSICO: endereço da placa de rede (MAC address – Ex: "08:00:69:02:01:FC" )
  25. 25. 200.17.106.x QUADRO E PACOTE O QUADRO MUDA DE ACORDO COM O MEIO FÍSICO O PACOTE É SEMPRE O MESMO ENLACE PONTO-A-PONTO REDE LOCAL TOKEN-RING REDE LOCAL ETHERNET 200.17.176.x
  26. 26. Arquitetura TCP/IP Processo Processo Processo Processo APLICAÇÃO APLICAÇÃO PORTA PORTA PORTA PORTA TRANSPORTE TRANSPORTE TCP UDP TCP UDP REDE REDE IP IP ENLACE/FÍSICA ENLACE/FÍSICA MAC MAC REDE
  27. 27. Arquitetura TCP/IP
  28. 28. PORTAS no Protocolo TCP/IP • Portas são números inteiros de 16 bits • Padronização do IANA (Internet Assigned Number Authority) PORTAS RESERVADAS PARA 0 SERVIDORES PADRONIZADOS 1023 1024 Ex: 23 21 25 53 520 161 PORTAS UTILIZADAS POR CLIENTES E SERVIDORES NÃO PADRONIZADOS 65535
  29. 29. Comunicação Cliente-Servidor Porta Origem Porta Destino Dados Porta bem conhecida Outlook Servidor WWW Servidor de FireFox email 1024 1025 80 25 Porta aleatória
  30. 30. QUADRO, PACOTE E SEGMENTO QUADRO PACOTE SEGMENTO ORIGEM DESTINO ORIGEM DESTINO ORIGEM DESTINO DADOS CRC verificação de redundância ENDEREÇOS ENDEREÇOS DE cíclica DE REDE PROCESSOS (IP) (PORTAS) ENDEREÇOS FÍSICO (MAC)
  31. 31. Modelo de Referência SERVIÇOS • Sistema • MODELO DE Operacional REFERÊNCIA PROTOCOLOS de Rede HARDWARE
  32. 32. OSI - Open Systems Interconnection Model Mensagens padronizadas. Aplicação Dispositivo de Rede: Gateway de Aplicação (Proxy) Representação de dados independente da plataforma. Apresentação Sessão Comunicação com controle de estado. Comunicação entre processos. Transporte Dispositivo de Rede: Não há Roteamento dos pacotes através de redes diferentes Rede Dispositivo de Rede: Roteador Enlace de Empacotamento de dados em quadros dentro da rede. Dados Dispositivo de Rede: Ponte, Switch Transmissão de bits através do meio físico. Física Dispositivo de Rede: Repetidor, Hub
  33. 33. processo dados processo dados transmissor receptor 7 7 dados APDU 7 7 dados 6 6 7 dados PPDU 6 6 7 dados 5 5 6 7 dados SPDU 5 6 7 dados 5 4 4 5 6 7 dados TPDU 4 5 6 7 dados 4 pacote 3 3 4 5 6 7 dados NPDU 3 4 5 6 7 dados 3 quadro 2 2 3 4 5 6 7 dados 2 DL-PDU 2 3 4 5 6 7 dados 2 2 1 1 2 3 4 5 6 7 dados E 1 1 2 3 4 5 6 7 dados E 1 1 0 1 0 0 1 0 0 ...
  34. 34. Comunicação no Modelo OSI protocolo aplicação Aplicação Aplicação protocolo apresentação Apresentação Apresentação protocolo sessão Sessão Sessão protocolo transporte Transporte Transporte protocolo rede Rede Rede protocolo enlace Enlace de Dados Enlace de Dados protocolo da camada física Física Física
  35. 35. Camadas do Modelo OSI HTTP, FTP, SMB, Aplicação SMTP, POP3, IMAP4, DNS, NetBIOS, DHCP, etc Apresentação Gateway de Aplicação Sessão TCP, UDP, SPX Transporte segmento IP, IPX Rede Router pacote Ethernet (CSMA/CD), Enlace de Dados Ponte, Switch quadro Wi-Fi ( CSMA/CA). Física Hub, Repetidor bit
  36. 36. Repetidor: BIT 10101 10101 repetidor amplitude fibra cobre distância
  37. 37. Hub: Bit Hub
  38. 38. SWITCH: QUADRO • Ponte/Switch: operam na camada de enlace de dados do modelo OSI – é capaz de filtrar o tipo de tráfego, direcionando os dados apenas para o caminho que realmente precisa ser conduzido (transmissão ou recepção). – para filtrar o tráfego ele analisa o cabeçalho dos quadros.
  39. 39. SWITCH = Dispositivo da Camada de Enlace DISPOSITIVO DE ENLACE 1 2 3 4 HUB HUB G H A B C D E F
  40. 40. ROTEADOR: PACOTE • Roteadores: operam na camada de rede do modelo OSI. – Permite interligar redes com tecnologia de enlace diferente. – Para isso: • destroem o quadro recebido e extraem o pacote. • analisam o endereço do pacote e escolhem uma porta de saída. • constrói um novo quadro segundo a tecnologia de enlace utilizada na porta de saída.
  41. 41. 200.17.106.x Roteamento WAN WAN PRIVADA PÚBLICA ENLACE PONTO-A-PONTO INTERNET REDE LOCAL 200.17.176.x
  42. 42. GATEWAY: PROTOCOLO DE APLICAÇÃO • Gateways: operam nas camadas superiores do modelo OSI – são capazes de analisar o conteúdo dos pacotes, convertendo, se necessário, protocolos de aplicação. – utilizados para interligar redes locais com mainframes a sistemas de correio eletrônico
  43. 43. II - Arquitetura TCP/IP FACOMP - UFPA Redes TCP/IP
  44. 44. Arquitetura TCP/IP • INTERNET = ARQUITETURA TCP/IP gateway internet internet REDE REDE REDE REDE
  45. 45. Endereços IP • Endereço IP: Indentificador de Rede + Indentificador de HOST Endereço IP de 32 bits Identificador da Identificador do rede host host REDE REDE internet hosts com o hosts com mesmo identificadores identificador de de rede rede. distintos. REDE REDE
  46. 46. Endereço IP - Notação Decimal Pontuada 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 10000000 00001010 00000010 00011110 notação binária 27=128 23+21=10 21=2 24+23+22+21=30 notação decimal 128.10.2.30 pontuada
  47. 47. REGRA BÁSICA PARA ATRIBUIÇÃO DE ENDEREÇOS IP • HOSTS NA MESMA REDE LOCAL – DEVEM TER O MESMO ID DE REDE • HOSTS COM ID DE REDE DIFERENTE – DEVEM SER LIGADOS ATRAVÉS DE ROTEADORES.
  48. 48. Distribuição de IP’s IANA Mundo ARIN Américas e Caribe FAPESP Brasil PROVEDOR Embratel, Impsat, etc REDE CORPORATIVA
  49. 49. Classes de Endereçamento Classe Formato do Endereço Organização da Rede Intervalo dos endereços da classe A 0 Identificador Identificador do 127 redes com até de 1.0.0.0 até da Rede Host 16.777.214 hosts. 127.255.255.255. 7 bits 24 bits B 10 Identificador Identificador do 16.384 redes com até de 128.0.0.0 até da Rede Host 65.534 hosts. 191.255.2555.255. 14 bits 16 bits C 110 Identificador Identificador do 2.097.152 redes com até de 192.0.0.0 até da Rede Host 254 hosts. 233.255.2555.255. 21 bits 8 bits EXEMPLOS DE ENDEREÇOS PRIVADOS (CATEGORIA 1) 1 REDE CLASSE A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255 16 REDES CLASSE B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255 256 REDES CLASSE C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255
  50. 50. Classe IP 10.x.x.x ... 16 milhões A 172.68.x.x ... 65 mil B 200.134.51.x ... 254 C
  51. 51. endereço classe C MÁSCARA: 255.255.255.0 identificador de rede identificador do host 200.0.0.2 200.0.0.3 200.0.0.4 200.0.0.5 200.0.0.1 roteador 200.0.1.1 200.0.1.2 200.0.1.3 200.0.1.4 200.0.1.5 O roteador possui dois endereços IP, um para cada rede.
  52. 52. Como atribuir IP’s para rede abaixo? SÃO PAULO CURITIBA ... ... 300 computadores 500 computadores
  53. 53. Como atribuir IP’s para rede abaixo? SÃO PAULO SÃO PAULO 150 computadores ... ... ... 500 computadores 150 computadores DUAS CLASSES C UMA CLASSE B 512 endereços 65536 endereços
  54. 54. SubRedes e SuperRedes • A Máscara de Subrede – 32 bits em notação decimal pontuada. • bits 1 indicam o endereço da subrede • bits 0 o endereço do host. • Máscaras Default: – classe A: 255.0.0.0 ou • 11111111.00000000. 00000000. 00000000. – classe B: 255.255.0.0 ou • 11111111. 11111111. 00000000. 00000000. – classe C: 255.255.255.0 ou • 11111111. 11111111. 11111111. 00000000.
  55. 55. Como Atribuir IP’s para rede abaixo? SÃO PAULO CURITIBA ... ... 900 computadores 600 computadores ... RIO DE JANEIRO 800 computadores
  56. 56. Exemplo • Por default, a máscara de uma rede classe B é – 255.255.0.0. – 11111111. 11111111. 00000000. 00000000. • Para dividir a rede em 4 subredes, utiliza-se a máscara: – 255.255.192.0 – 11111111. 11111111. 11000000. 00000000. • Exemplo: a rede 128.0.x.x seria dividida em: 00 1: 128.0.0.0 a 128.0.63.255 16K 01 2: 128.0.64.0 a 128.0.128.255 16K 64K 10 3: 128.0.128.0 a 128.0.191.255 16K 11 4: 128.0.192.0 a 128.0.255.255 16K
  57. 57. 128.0.0.1 128.0.64.1 SÃO PAULO CURITIBA 900 computadores 600 computadores ... ... 128.0.64.2 128.0.66.90 128.0.0.2 128.0.3.134 255.255.192.0 255.255.192.0 255.255.192.0 255.255.192.0 800 computadores ... 128.0.128. 1 128.0.128.2 128.0.131.32 255.255.192.0 255.255.192.0 RIO DE JANEIRO
  58. 58. Endereços IP especiais • Não podem ser atribuídos a nenhuma estação: – 127.0.0.1: • Endereço de Loopack – 255.255.255.255: • BroadCast – x.x.x.255: • BroadCast para uma rede classe A – x.x.255.255: • BroadCast para uma rede classe B – x.255.255.255: • BroadCast para uma rede classe C – 0.0.0.0: • Endereço de Inicialização (DHCP)
  59. 59. Loopback • LoopBack = Enviar para si mesmo. • Os datagramas com endereço IP 127.x.x.x não são enviados para rede. Eles são tratados localmente pela própria estação como datagramas recebidos. IP 127.0.0.0 processo processo processo IP 200.17.98.217 IP 200.17.98.78
  60. 60. Mapeamento de Endereços • O endereços IP são endereços temporários. • O verdadeiro identificador da estação para rede é o endereço MAC – endereço físico associado a placa adaptadora de rede: NIC - Network Interface Card. IP (200.17.98.217) Endereços de 48 bits (6 bytes) NIC MAC (00-60-08-16-85-B3)
  61. 61. Endereço MAC • O padrão IEEE 802 define 2 formas de endereçamento MAC – endereços administrados localmente • Quem instala a placa de rede. – endereços universais • Pelo fabricante. 1 2 3 4 5 6 Código do Número de Frabricante Série
  62. 62. Filtragem de Endereços IP REDE MAC INTERRUPÇÃO FÍSICA MACD = PLACA DE REDE LOCAL MACD = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF) MACO MACD DADOS CRC
  63. 63. Relação entre IP e MAC endereço IPA Estação A Estação B endereço IPB endereço NIC NIC endereço físico físico MACA MAC B datagrama MAC A MAC B IPA IPB Dados quadro
  64. 64. Address Resolution Protocol - ARP • O ARP é um protocolo que efetua a conversão de endereços IP para MAC. – As mensagens são passadas para a camada de rede especificando o destinatário através do endereço IP. – O protocolo ARP precisa determinar o endereço MAC do destinatário para passa a camada de enlace de dados. Rede IP ORIGEM IP DESTINO Dado Enlace de Dados Tipo MAC de MAC de Dado CRC LLC +MAC Origem Destino
  65. 65. ARP qual o MAC do IP 200.134.51.6 ? o MAC do IP 200.134.51.6 é C ? ARP ARP REQUEST REPLY A B C MAC (00-60-08-16-85-B3)
  66. 66. ARP • O protocolo ARP compara o endereço IP de todos os datagramas enviados na ARP Cache. – Se ele for encontrado, o endereço MAC é copiado da cache. – Se não, um pacote ARP Request é enviado em broadcast para subrede. • Se o destinatário final for um endereço IP externo, o ARP resolve o endereço para o roteador ao invés do destinatário final. ARP Cache endereço IP endereço MAC tipo 200.17.98.217 00-60-08-16-85-B3 dinâmico 10.17.98.30 00-60-08-16-85-CA dinâmico
  67. 67. O ARP só funciona na rede local ARP request o roteador não propaga broadcast
  68. 68. Detecção de Endereços IP Duplicados • O ARP é utilizado para identificar se existem IP’s duplicados. • Quando o endereço IP de uma maquina é configurado, ela envia uma mensagem ARP perguntando o MAC desse IP. • Se alguém responder, então o endereço já existe.
  69. 69. Roteamento comunicação intra- rede. REDE Internet REDE REDE REDE comunicação inter- redes
  70. 70. Roteamento • Comunicação intra-rede – Os endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do computador de destino. • Comunicação inter-redes – O endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do roteador ligado a mesma rede física que a estação transmissora. INTRA-REDE MAC MAC IP IP DADOS TRANSMISSOR DESTINATARIO TRANSMISSOR DESTINATARIO INTER-REDES MAC MAC IP IP DADOS TRANSMISSOR ROTEADOR TRANSMISSOR DESTINATARIO
  71. 71. Comunicação Inter-Redes • O endereço IP de origem e de destino se mantém os mesmos durante todos os saltos de um pacote através de vários roteadores. • O endereço MAC é modificado para endereçar os elementos participantes de cada salto. 128.0.0.1 Router 1 Router 2 129.0.0.7 emissor receptor MAC1 MAC2 MAC3 MAC4 MAC5 MAC6
  72. 72. Comunicação Inter-Redes B C A B IPA IPD C D IPA IPD IPB IPC A D IPA IPD
  73. 73. Exemplo segundo salto: primeiro salto: IP origem: 10.0.0.2 terceiro salto: IP origem: 10.0.0.2 IP destino: 30.0.0.2 IP origem: 10.0.0.2 IP destino: 30.0.0.2 endereço físico de origem: C IP destino: 30.0.0.2 endereço físico de origem: A endereço físico de destino: D endereço físico de origem: E endereço físico de destino: B endereço físico de destino: F quadro quadro quadro rede 10.0.0.0 rede 20.0.0.0 roteador rede 30.0.0.0 roteador emissor IP: 20.0.0.3 receptor endereço físico: D IP: 30.0.0.3 IP: 10.0.0.2 endereço físico: E IP: 30.0.0.2 endereço físico: A endereço físico: F IP: 10.0.0.3 IP: 20.0.0.2 endereço físico: B endereço físico: C
  74. 74. Tabela de Roteamento • FORMATO GERAL • REDE : 200.134.51.0 • Mascara: 255.255.255.0 • GATEWAY: 200.134.51.1 • INTERFACE: ETH0 • IP: 200.134.51.66 • CUSTO: 1 200.134.51.0 ENDEREÇO DE BASE PROPRIEDADE: O resultado de um E-BINARIO de qualquer endereço da rede 200.134.51.255 com a máscara resulta sempre no endereço de base.
  75. 75. Definições • GATEWAY: Porta do roteador que deverá intermediar a entrega. – O IP do gateway NÃO é diretamente utilizado. – De fato, o IP é utilizado para encontrar o endereço físico da porta do roteador usando o protocolo ARP. • INTERFACE: Porta pelo qual o datagrama será enviado. – No caso de um computador, em geral só existe uma porta. – Roteadores possuem duas ou mais portas.
  76. 76. Definições • REDE: Indica o destino da rota. • MÁSCARA: define a amplitude do destino. – 200.134.51.0 (MASCARA 255.255.255.0): • Rota para os computadores: – 200.134.51.0 a 200.134.51.255 – 200.134.0.0 (MASCARA 255.255.0.0): • Rota para os computadores: – 200.134.0.0 a 200.134.255.255. – 200.134.51.6 (MASCARA 255.255.255.255): • Rota para o computador: – 200.134.51.6.
  77. 77. Exemplo de Tabelas de Roteamento 200.17.98.23 REDE 200.17.98.X Roteador INTERNET 1 Roteador 200.134.51.1 2 200.134.51.24 200.130.0.2 200.130.0.1 200.134.51.25 REDE 200.134.51.X
  78. 78. Exemplo de Tabela de Roteamento TABELA DA ESTACAO 200.134.51.24: Rede Gateway Interface 200.134.51.0 (255.255.255.0) 200.134.51.24 200.134.51.24 0.0.0.0 (0.0.0.0) 200.134.51.1 200.134.51.24 Roteador 1 OBSERVAÇÃO: 200.134.51.1 Alguns sistemas costumam identificar 200.134.51.24 a interface por um nome lógico, ao invés do IP. 200.134.51.25
  79. 79. Sequência de Análise da Rota • 1) DA ROTA MAIS ESPECÍFICA PARA A ROTA MAIS GENÉRICA – ROTA MAIS ESPECÍFICA: • ROTA COM MENOS ZEROS NA MÁSCARA • 2) DA ROTA COM MENOR CUSTO PARA ROTA DE MAIOR CUSTO • 3) ORDEM DAS ROTAS NA TABELA
  80. 80. Exemplo de Tabela de Roteamento TABELA DO ROTEADOR 1: Rede Gateway Interface 200.134.51.0 (255.255.255.0) 200.134.51.1 200.134.51.1 200.17.98.0 (255.255.255.0) 200.17.98.23 200.17.98.23 0.0.0.0 (0.0.0.0) 200.130.0.2 200.130.0.1 200.17.98.23 INTERNET Roteador REDE 200.17.98.X 1 Roteador 200.134.51.1 2 REDE 200.134.51.X 200.130.0.1 200.130.0.2
  81. 81. Exercício 1 • Construa a tabela de roteamento do Roteador 1 200.0.0.1 200.0.0.2 200.134.51.0 INTERNET 3 255.255.255.0 1 200.17.98.1 200.134.51.1 2 INTERNET 200.17.98.0 200.17.98.23 255.255.255.0
  82. 82. TABELA DE ROTEAMENTO Rede Destino Mascara Gateway Interface Custo
  83. 83. Exercício 2: • Utilizando a classe C: 200.0.0.0 (255.255.255.0) – A) distribua os IP’s nas duas redes abaixo – B) defina a tabela de roteamento do roteador 1. INTERNET 1 2 100 100 computadores computadores
  84. 84. TABELA DE ROTEAMENTO Rede Destino Mascara Gateway Interface Custo
  85. 85. ANEXO 1.PROTOCOLO IP 2.PROTOCOLO TCP 3.PROTOCOLO UDP 4.PROTOCOLOS DE APLICAÇÃO
  86. 86. Datagrama IP • Conceito: Denominação dada à unidade de dados do protocolo de rede IP. Os datagramas são transportados no campo de dados do quadros da camada de enlace de dados, num processo conhecido como encapsulamento. Cabeçalho do Campo de dados do datagrama Camada de rede datagrama Camada de enlace de dados Cabeçalho do Campo de dados do quadro CRC quadro
  87. 87. Fragmentação de datagramas • O tamanho máximo permitido para os quadros pode ser inferior ao tamanho máximo de um datagrama. Por exemplo, as redes Ethernet limitam o tamanho dos quadros a apenas 1500 bytes, enquanto os datagramas IP podem chegar até 64 K bytes. Nesse caso, é necessário transmitir um datragrama utilizando vários quadros. Cabeçalho do Campo de dados do datagrama datagrama 0 600 1200 1500 bytes Dados1 Dados2 Dados3 o cabeçalho do datagrama Cabeçalho do Dados1 original é Fragmento 1 (Deslocamento 0) reproduzido em datagrama cada um dos segmentos. Cabeçalho do Dados2 Fragmento 2 (Deslocamento 600) datagrama Cabeçalho do Dados3 Fragmento 3 (Deslocamento 1200) datagrama
  88. 88. Formato de um datagrama • O formato de um datagrama é mostrado abaixo: 0 4 8 12 16 20 24 28 31 Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 VERS HLEN Tipo de serviço Comprimento total Identificação flags Deslocamento do fragemento Tempo de vida Protocolo Checksum do cabeçalho Endereço IP de origem cabeçalho Endereço IP de destino Opções IP Preenchimento Dados dados …..
  89. 89. Protocolo do nível de transporte • Conceito: Os protocolos de transporte são capazes de manipular múltiplos endereços numa mesma estação, permitindo que várias aplicações executadas no mesmo computador possam enviar e receber datagramas independentemente. cabeçalho Camada de Aplicação de controle Unidade de dados do protocolo de transporte T-PDU Camada de Transporte Dados (TCP ou UDP) Dados datagrama IP Camada de Rede A T-PDU é (IP) encapsulad a no campo Dados quadros de dados do Camada de Enlace de datagrama dados representação lógica binária IP. 0001101010101010101010001 Camada Física representação elétrica ou óptica meio físico de transmissão
  90. 90. Protocolo TCP • Conceito: Protocolo da camada de transporte que oferece um serviço de comunicação confiável e orientado a conexão sobre a camada de rede IP. • O Protocolo TCP (Transmission Control Protocol) é um protocolo orientado a conexão destinado a construir comunicações ponto a ponto confiáveis. • O protocolo TCP utiliza um nível de endereçamento complementar aos endereços IP, que permite distinguir vários endereços de transporte numa mesma estação. • Os endereços de transporte são números inteiros de 16 bits denominados portas.
  91. 91. Endereçamento por Portas O protocolo TCP identifica u ma conexão pelo par (IP,porta) de ambas as A aplicação B se comunica como se extremidades. Dessa forma, u ma mes ma estivesse utilizando uma ligação ponto a porta pode ser usada para estabelecer ponto dedicada com cada u ma das outras simu ltaneamente duas conexões sem aplicações. nenhuma ambiguidade. Aplicação Aplicação Aplicação B C A CAMADA DE APLICAÇÃO Porta Porta Porta Porta Porta Porta CAMADA 53 1184 25 53 1184 TDP 1069 CAMADA IP CAMADAS INFERIO RES 128.10.2.3 128.10.2.4 128.10.2.5 ESTAÇÃO A ESTAÇÃO B ESTAÇÃO C Conexão bid irecional formada pelo par (128.10.2.3,1184) e Conexão bid irecional formada (128.10.2.4,53) pelo par (128.10.2.5,1184) e (128.10.2.4,53)
  92. 92. TCP = Protocolo Confiável • O protocolo TCP é um protocolo confiável e orientado a conexão. Um protocolo confiável inclui mensagens para confirmação de recebimento Mensagem Processo NACK Processo Transmissor Receptor Mensagem A mensagem é retransmitida ACK com NACK ou se não houver Kernel Kernel confirmação REDE
  93. 93. Controle de Seqüenciação • O protocolo TCP oferece um serviço de comunicação orientado a conexão, que garante que as mensagens serão recebidas na mesma seqüência em que foram transmitidas. Mensagem Original 0 200 500 800 bytes 0 Dados 200 Dados 500 Dados SEGM ENTO SEGM ENTO SEGM ENTO
  94. 94. Segmento TCP 0 4 8 12 16 20 24 28 31 Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 Porta de origem Porta de destino Número de Seqüência Número de Confirmação HLEN Reservado BITS DE CÓDIGO Janela de Recepção Checksum Ponteiro de Urgência Opções Dados …..
  95. 95. • Conceito: Protocolo da camada de Protocolo UDP transporte que oferece um serviço aplicação aplicação As aplicações de comunicação A B recebem as mensagens não orientado a endereçando as conexão, portas da camada construído sobre a CAMADA DE UDP. APLICAÇÃO camada de rede IP. • Sendo não Porta 1 Porta 2 Porta 3 Porta N orientado a conexão, o ... protocolo UDP Demulti plexagem pode ser utilizado tanto em CAMADA UDP A comunicações do demult iplexagem tipo difusão é feita analisando a porta de (broadcast) quanto CAMADA IP destino, indicada ponto a ponto. no cabeçalho de controle das CAMADAS mensagens que INFERIO RES chegam na estação. datagrama co m a mensagem UDP encapsulada.
  96. 96. Mensagem UDP • As mensagens UDP são bem mais simples que o TCP pois não oferece a mesma qualidade de serviço. 0 16 31 Porta de Origem Porta de Destino Comprimento da Mensagem checksum Dados …..
  97. 97. Protocolos do nível de aplicação. • Conceito: Protocolos que disponibilizam serviços padronizados de comunicação, destinados a dar suporte ao desenvolvimento de aplicações para os usuários. Modelo OSI Arquitetura TCP/IP Aplicação FTP TELNET SMTP HTTP SNMP NFS Protocolos Apre sentação ... de Aplicação Sessão Transporte TCP UDP Rede IP Enlace de Dados Enlace de Dados Física Física
  98. 98. Descrição dos Protocolos de Aplicação • FTP: File Transfer Protocol. Protocolo que implementa serviços de transferência de arquivos de uma estação para outra (ponto a ponto) através de rede. • TELNET: Serviço de Terminal Remoto. Protocolo utilizado para permitir aos usuários controlarem estações remotas através da rede. • SMTP: Simple Mail Transfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência de mensagens de correio eletrônico de uma estação para outra. Esse protocolo especifica como 2 sistemas de correio eletrônico interagem. • HTTP: Hypertext Tranfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência de informações multimídia: texto, imagens, som, vídeo, etc. • SNMP: Simple Network Monitoring Protocol. Protocolo utilizado para monitorar o estado das estações, roteadores e outros dispositivos que compõe a rede. • NFS: Network File System. Protocolo desenvolvido pela "SUN Microsystems, Incorporated", que permite que as estações compartilhem recursos de armazenamento de arquivos através da rede.

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