1) A ARPANET foi criada em 1969 pela United States Advanced Research Projects Agency para implementar comutação de pacotes. 2) O modelo TCP/IP possui 5 camadas principais: física, de link, de rede, de transporte e de aplicação. 3) A camada de rede introduz endereçamento lógico através de endereços IP para permitir a comunicação entre redes diferentes.

1. Revisão: Internet
Prof. Fernando Vieira da Silva, MSc.

2. ARPANET
● Criada em 1969, pela United States Advanced Research
Projects Agency
● Atingiu seu objetivo ao implementar comutação de pacotes
ARPANET em 1969

3. Comutaçao de Circuito
Comutação de Circuitos

4. Comutaçao de Pacotes
Comutação de Pacotes

5. Camadas TCP/IP
● Há várias abstrações de camadas diferentes: RFC 1122 (4
camadas), OSI (7 camadas), etc
● Vamos estudar um modelo de 5 camadas
Modelo de Camadas TCP/IP

6. Camada Física
● Conexão física entre computadores
Cabo de rede, modem Wifi, modem 4G

7. Camada de Link
● Método pelo qual a informação é enviada usando a camada
física
● A unidade de transmissão é conhecida como frame

8. Responsabilidades da Camada de
Link
● Identifica os hosts, para que frames possam ser enviados
● Define um formato do frame que inclui endereço de destino
● Especifica o tamanho máximo de um frame para que
camadas acima saibam o quanto se pode enviar de uma só vez
● Define a forma para converter o frame em signal elétrico,
para que possa ser enviado pela camada física

9. Protocolos da camada de Link
Meio Físico Protocolo da Camada de Link
Cabo par trançado Ethernet 10BASET, Ethernet 100BASET,
Ethernet 1000BASET
Cabo par trançado de cobre Ethernet over copper (EoC)
Radio 2.4 GHz 802.11b, 802.11g, 802.11n
Radio 5 GHz 802.11n, 802.11ac
Radio 850 MHz 3G, 4G
Fibra ótica Fiber distributed data interface (FDDI),
Ethernet 10GBASESR,
Ethernet 10GBASELR
Cabo coaxial Ethernet over coax (also EoC), data over
cable service interface
specification (DOCSIS)

10. Ethernet/802.3
● Conjunto de protocolos de rede ethernet que funcionam sobre
fibra ótica, cabo de par trançado ou de cobre.
● Diversas velocidades possíveis
● Introduziu o conceito de Media Access Control (MAC)
Address
● Hardware conhecido como Network Interface Controller (NIC)
● Cada NIC possui um MAC Address diferente

11. O que é o MAC Address?
● Número único de 48-bits
● Mas como garantir que o MAC Address será único?

12. O que é o MAC Address?
● Número único de 48-bits
● Mas como garantir que o MAC Address será único?
● Resposta: MAC Address gravado no NIC durante a produção
da placa
Organization Unique Identifier (OUI)
fornecido pelo IEEE
Número único gerado internamente pelo
fabricante
Formato do MAC Address
24-bits 24-bits

13. Pacote Ethernet
● Preâmbulo (Preamble) e start frame delimiter (SFD): Indica o
começo da transmissão de um pacote
● Sempre o mesmo valor:
0×55 0×55 0×55 0×55 0×55 0×55 0×55 0×D5

14. Pacote Ethernet
● Preâmbulo (Preamble) e start frame delimiter (SFD): Indica o
começo da transmissão de um pacote
● Sempre o mesmo valor:
0×55 0×55 0×55 0×55 0×55 0×55 0×55 0×D5
● Destination MAC Address: Pode ser um endereço específico
ou o Broadcast: FF:FF:FF:FF:FF:FF (aka. Enviar para todos os
endereços na rede.

15. Pacote Ethernet
● Tamanho/Tipo (Length/Type): Pode conter o tamanho do
Payload (em bytes) ou o tipo do protocolo – que será usado para
manipular o conteúdo do Payload
● O tamanho máximo do Payload é 1500 bytes (conhecido
como Maximum Transmission Unit (MTU)
● Os identificadores de tipos de protocolos possuem valores >=
1536

16. Pacote Ethernet
● Payload: Conteúdo a ser transmitido (aka. Conteúdo do pacote
vindo da camada de rede)
● Frame Check Sequence (FCS): Contem uma checagem
CRC32 (Cyclic Redundancy Check). Garante que o pacote não
foi corrompido

17. Camada de Rede
Mas se a Camada de Link organiza
e envia os pacotes
Por que precisamos da Camada de
Rede, afinal?

18. Camada de Rede
● Mas se a Camada de Link organiza os pacotes, por que
precisamos da Camada de Redes afinal?
● Respostas:
● O endereçamento por MAC Address é muito inflexível... E se
o NIC de um servidor pegar fogo e for substituído, como os
usuários saberão o novo endereço?

19. Camada de Rede
● Mas se a Camada de Link organiza os pacotes, por que
precisamos da Camada de Redes afinal?
● Respostas:
● O endereçamento por MAC Address é muito inflexível... E se
o NIC de um servidor pegar fogo e for substituído, como os
usuários saberão o novo endereço?
● Os MAC Address não entendem o conceito de redes locais –
Ethernet envia os frames para todos os hosts (o que é inviável
para a Internet...)

20. Camada de Rede
● Mas se a Camada de Link organiza os pacotes, por que
precisamos da Camada de Redes afinal?
● Respostas:
● O endereçamento por MAC Address é muito inflexível... E se
o NIC de um servidor pegar fogo e for substituído, como os
usuários saberão o novo endereço?
● Os MAC Address não entendem o conceito de redes locais –
Ethernet envia os frames para todos os hosts (o que é inviável
para a Internet...)
● A camada de Link não suporta a comunicação entre dois
NICs com camadas de links diferentes

21. Camada de Rede
● Mas se a Camada de Link organiza os pacotes, por que
precisamos da Camada de Redes afinal?
● Respostas:
● O endereçamento por MAC Address é muito inflexível... E se
o NIC de um servidor pegar fogo e for substituído, como os
usuários saberão o novo endereço?
● Os MAC Address não entendem o conceito de redes locais –
Ethernet envia os frames para todos os hosts (o que é inviável
para a Internet...)
● A camada de Link não suporta a comunicação entre dois
NICs com camadas de links diferentes
● A camada de rede traz uma infraestrutura de
endereçamento lógico sobre a camada de link

22. IPv4
● Tamanho do Header (Header Length): Pode variar devido às
opções (fina do header)
● Tipo de serviço (Type of Service): Usado para indicar
diversas funcionalidade, como controle de congestionamento
Header IPv4

23. IPv4
● Tamanho Total (Total Length): Indica o tamanho total do
pacote (incluindo header e payload)
● Identificação de Fragmento (Identification): Usado para
recuperar pacotes fragmentados
● Time To Live (TTL): Indica quantas vezes o pacote pode ser
encaminhado
Header IPv4

24. IPv4
● Protocolo: Define qual protocolo deve ser usado para
interpretar os dados
● Header Checksum: Assim como nos frames, garante a
integridade dos dados no header
Header IPv4

25. Protocolo de Roteamento e
Resolução de Endereçamento
● O que acontece quando o Host A deseja enviar um pacote para
o Host B?
Exemplo de rede com 3 hosts

26. Protocolo de Roteamento e
Resolução de Endereçamento
● O que acontece quando o Host A deseja enviar um pacote para
o Host B?
● Resposta: 1) Ele prepara um pacote IPv4
Exemplo de rede com 3 hosts

27. Protocolo de Roteamento e
Resolução de Endereçamento
● O que acontece quando o Host A deseja enviar um pacote para
o Host B?
● Resposta: 1) Ele prepara um pacote IPv4
2) Envia o pacote para a Camada de Link
Exemplo de rede com 3 hosts

28. Protocolo de Roteamento e
Resolução de Endereçamento
● O que acontece quando o Host A deseja enviar um pacote para
o Host B?
● Resposta: 1) Ele prepara um pacote IPv4
2) Envia o pacote para a Camada de Link
Exemplo de rede com 3 hosts
MAS COMO A CAMADA DE LINK VAI SABER O
MAC ADDRESS?
SE A CAMADA DE REDE SÓ ENVIA O ENDEREÇO
IP NO PACOTE IPv4?

29. Protocolo ARP (Address Resolution
Protocol)
● ARP Possui dois componentes principais:
● Estrutura de pacote para perguntar o MAC Address de um
NIC associado a um endereço IP
● Uma tabela de mapeamento de endereços IP ← → MAC
Tabela de mapeamento de endereços do ARP

30. Protocolo ARP
● Tipo de Hardware (Hardware Type): 1 para Ethernet
● Tipo de Protocolo (Protocol Type): Igual ao tipo de protocolo
usado pela Camada de Link
Pacote ARP

31. Protocolo ARP
● Tamanho do Endereço de Hardware (Hardware Address
Length): Na maioria dos casos, tamanho do MAC Address == 6
bytes
● Protocol Address Length: Tamanho do endereço IP (IPv4 ==
4 bytes)
Pacote ARP

32. Protocolo ARP
● Operação (Operation): 1 para requisição, 2 para resposta
● Sender Hardware Address: MAC Address de quem envia
● Sender Protocol Address: Endereço IP de quem envia
● Target Hardware Address: MAC Address de quem recebe
● Target Protocol Address: Endereço IP de quem recebe
Pacote ARP

33. ARP – De volta ao exemplo
anterior...
● O que acontece quando o Host A deseja enviar um pacote para
o Host B?
Exemplo de rede com 3 hosts

34. ARP – De volta ao exemplo
anterior...
● O que acontece quando o Host A deseja enviar um pacote para
o Host B?
● Resposta:
1) Ele prepara um pacote ARP com a operação 1,
enviando seu endereço IP e físico
Exemplo de rede com 3 hosts

35. ARP – De volta ao exemplo
anterior...
● O que acontece quando o Host A deseja enviar um pacote para
o Host B?
● Resposta:
1) Ele prepara um pacote ARP com a operação 1,
enviando seu endereço IP e físico
2) Envia o pacote ARP para todos na rede (endereço
broadcast)
Exemplo de rede com 3 hosts

36. ARP – De volta ao exemplo
anterior...
● O que acontece quando o Host A deseja enviar um pacote para
o Host B?
● Resposta:
1) Ele prepara um pacote ARP com a operação 1,
enviando seu endereço IP e físico
2) Envia o pacote ARP para todos na rede (endereço
broadcast)
3) Quando B receber esse pacote, vai responder A, só
então eles poderão trocar pacotes IPv4
Exemplo de rede com 3 hosts

37. Subredes e roteamento indireto
● As empresas Alpha e Bravo possuem redes próprias com 100
hosts cada
● Elas querem conectar suas redes
● Por que não apenas ligar as duas redes com um cabo de
rede?
Exemplo de duas redes corporativas

38. Subredes e roteamento indireto
● As empresas Alpha e Bravo possuem redes próprias com 100
hosts cada
● Elas querem conectar suas redes
● Por que não apenas ligar as duas redes com um cabo de
rede?
Exemplo de duas redes corporativas

39. Subredes e roteamento indireto
● Por que não apenas ligar as duas redes com um cabo de
rede?
● Lembre-se: os pacotes de rede Ethernet viajam por todos os
hosts conectados à rede...
● Ou seja: ao conectar as duas redes, todos os pacotes viajam
por 200 hosts, ao invés de 100...
● Também apresenta risco de segurança, uma vez que todos os
pacotes da rede de uma empresa viajariam pelos hosts da
outra...

40. Subredes e roteamento indireto
● Host R é um host especial: um roteador
● O roteador possui múltiplos NICs (um para cada porta)
● Um dos NICs está conectado à rede Alpha e outro à rede
Bravo
Exemplo de duas redes corporativas

41. Máscara de subrede
● Dois hosts estão na mesma subrede se seus endereços IP
resultam no mesmo valor, quando submetidas à operação AND
binária com a máscara de subrede
Exemplos de máscaras de subrede

42. Máscara de subrede
● Quanto mais “0”s na máscara de subrede, mais endereços IP
ela pode suportar
Exemplos de máscaras de subrede

43. Tabela de Roteamento
● Com as máscaras de rede, a camada IPv4 possui uma forma
de encaminhar pacotes de uma subrede para outra, usando uma
tabela de roteamento
Tabela de roteamento do Host A
Tabela de roteamento do Host B

44. Tabela de Roteamento
● Quando um host de uma rede tenta enviar para um de outra
rede, esse pacote é enviado para o gateway, e chega para o
roteador
● O roteador encaminha o pacote para o host adequado na outra
rede
Tabela de roteamento do roteador

45. Camada de Transporte
● A camada de transporte é responsável por encaminhar os
pacotes de rede aos processos interessados
Protocolo Sigla Número de Protocolo IP
Transmission control
Protocol
TCP 6
User datagram protocol UDP 17
Datagram congestion
control protocol
DCCP 33
Stream control
transmission protocol
SCTP 132

46. Camada de Transporte
● Endereçamento é feito por <IP>:<porta> (exemplo:
192.168.10.100:8080)
● Portas de 0 até 1023 são portas reservadas pelo sistema e
geralmente requerem acesso root
● Portas de 49152 à 65535 são portas dinâmicas e é uma boa
prática utilizá-las em nossas aplicações (como games)

47. Protocolo UDP
● Protocolo muito leve (e eficiente)
● Sem garantias de entrega dos dados
Cabeçalho do protocolo UDP

48. Protocolo TCP
● Garante que os pacotes serão entregues, e na ordem correta
● Número de Sequência (Sequence Number): Indica a ordem
do pacote TCP que está sendo enviado
● Número de reconhecimento (Acknowledgment Number):
Número sequencial do próximo pacote que o remetente espera
receber
Cabeçalho do protocolo TCP

49. Protocolo TCP
● Data Offset: Indica o tamanho do header
● Número de reconhecimento (Acknowledgment Number):
Número sequencial do próximo pacote que o remetente espera
receber
● Janela de Recebimento (Receive Window): Tamanho
restante no buffer de recebimento do remetente
Cabeçalho do protocolo TCP

50. Protocolo TCP
● Bits de Controle (Control Bits): Usado para funções diversas
● Ponteiro Urgente (Urgent Pointer): Contém a diferença (em
bytes) entre o primeiro byte e o primeiro byte urgente (só serve
se o bit de controle URG tiver valor 1)
Cabeçalho do protocolo TCP

51. Handshake em 3 passos
● Host A inicia uma conexão, enviando um pacote com o bit de
controle SYN ativo e o número sequencial 1000 (escolhido
aleatoriamente)
Handshake em 3 passos

52. Envio de dados sem perda
Envio de Dados – Protocolo TCP

53. Envio de dados com perda
Envio de Dados com perda de pacotes – Protocolo TCP

54. Camada de Aplicação
● Fica no topo das camadas de rede
● É onde residem nossas aplicações (incluindo Games)
● Exemplos de protocolos:
● DHCP (Dynamic host configuration protocol): Responsável
por atribuir endereços IP dinamicamente

55. Camada de Aplicação
● DHCP (Dynamic host configuration protocol): Responsável
por atribuir endereços IP dinamicamente
● Um host envia uma mensagem DHCPDISCOVER em
Broadcast (aka. Para todos na rede) contendo seu MAC
address
● Quando um servidor DHCP recebe a mensagem, responde
com um endereço IP dentro de uma mensagem
DHCPOFFER em broadcast (assim todos os demais hosts
sabem o MAC address desse host)

56. Camada de Aplicação
● DNS (Domain Name system): Responsável por traduzir um
nome de domínio para um endereço IP
● Um servidor DNS precisa armazenar uma tabela de
mapeamento entre esses endereços e domínios

57. Camada de Aplicação
● Outros protocolos de aplicação:
● HTTP: (Hypertext Transfer Protocol): Transferência de
texto, principalmente páginas de internet
● FTP (File Transfer Protocol): Transferência de arquivos
● SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Mensagens de e-
mail
● RDP (Remote Desktop Protocol): Acesso remoto à
computadores
● SSH (Secure Shell): Acesso a terminais em modo texto
(geralmente Unix/Linux)

58. Fim!