arquiteturatcp/ip. tcp / ip como surgiu ? objetivo ? o que significa a sigla ? aplicaÇÃo ?
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ARQUITETURAARQUITETURA
TCP/IPTCP/IP
TCP / IP
• COMO SURGIU ?
• OBJETIVO ?
• O QUE SIGNIFICA A SIGLA ?
• APLICAÇÃO ?
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
TCP / IP
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/IPTransmission Control Protocol / Internet
Protocol
INTERCONEXÃO DE AMBIENTES HETEROGÊNEOS SEM DISTINÇÃO DE FABRICANTE, TECNOLOGIA OU ARQUITETURA
OBJETIVOOBJETIVO :
SPERRY
HONEYWELL IBM
UNIX
BOLT BERANEK NEWMAN
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 sub-redes 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.
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Visão do usuário de uma INTERNET TCP/IP
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Estrutura física da rede --- GATEWAYs / ROTEADORES provêem a interconexão
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 DEREDE
BITS DECLASSE
BITS DEREDE
BITS DEHOST
A 1 7 24
B 2 14 16
C 3 21 8
TABELA II - NÚMEROS DE REDES E HOSTS POR CLASSE
CLASSEDE REDE
BITS DECLASSE
QTDE DEREDE
BITS DEHOST
QTDE DEHOST
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 DEREDE
PONTO DECIMAL BYTES PARAREDE
EXEMPLO
A Menos de 127 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
ENDEREÇO IP - classes
TABELA IV
CLASSE ENDEREÇODE
REDEMAIS
BAIXO
ENDEREÇOMAISALTO
0.1.0.0A
B
C
128.0.0.0
192.0.1.0 223.255.255.0
126.0.0.0
191.255.0.0
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
O HOST “A” COM IP 199.34.57.10 ESTÁ NA MESMA SUB-REDE QUE O HOST “B” COM IP 199.34.57.20 ?
CONJUNTO DE BITS 0 E 1 SEMELHANTE AO ENDEREÇO IP
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 Número de sub-redes desejadasRoteador Broadcast
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.1 X.Y.Z.127 125 X.Y.Z.128 X.Y.Z.129 X.Y.Z.255 125
4 255.255.255.192 X.Y.Z.0 X.Y.Z.1 X.Y.Z.63 61 X.Y.Z.64 X.Y.Z.65 X.Y.Z.63 61 X.Y.Z.128 X.Y.Z.129 X.Y.Z.127 61 X.Y.Z.192 X.Y.Z.193 X.Y.Z.191 61
8 255.255.255.224 X.Y.Z.0 X.Y.Z.1 X.Y.Z.31 29 X.Y.Z.32 X.Y.Z.33 X.Y.Z.63 29 X.Y.Z.64 X.Y.Z.65 X.Y.Z.95 29 X.Y.Z.96 X.Y.Z.97 X.Y.Z.127 29 X.Y.Z.128 X.Y.Z.129 X.Y.Z.159 29 X.Y.Z.160 X.Y.Z.161 X.Y.Z.191 29 X.Y.Z.192 X.Y.Z.193 X.Y.Z.223 29 X.Y.Z.224 X.Y.Z.225 X.Y.Z.255 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.
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TABELAS DE ROTEAMENTO
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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.
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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)
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IP --- CONCLUSÕES
PROTOCOLO IP DEIXA A DESEJAR :
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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
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SEGMENTO TCP do TCP/IP
O TCP implementa a transmissão “FULL-DUPLEX” Técnica “SLIDING WINDOWS”
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SEGMENTO TCP do TCP/IP
O TCP implementa a transmissão “FULL-DUPLEX” Técnica “SLIDING WINDOWS”
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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
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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
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ARQUITETURA TCP/IP X MODELO OSI/ISO
ORIGEM
outros ...
Camada IP
Interface
Camada IP
Interface
Camada IP
Interface
DESTINO
outros ...
Camada IP
Interface
Meio deComunicação 1
Meio deComunicação 2
Meio deComunicação 3
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MODELO DE DIVISÃO EM CAMADAS DA INTERLIGAÇÃO EM REDES TCP/IP
Camada Conceitual Objetos passados entre camadas
APLICAÇÃO
TRANSPORTE
INTER-REDE
INTERFACE DE REDES OU ENLACE
DE DADOS
HARDWARE
Mensagens ou Fluxos
Pacotes de Protocolos de Transporte
Datagramas IP
Quadros de Redes Específicas
NETWORK ACCESS
INTERNET
TRANSPORTE
APLICAÇÃO
DADOS
CABEÇALHOS
101011110010 ...
PACOTE DE DADOS
APLICAÇÃO
Aplicações de rede
TRANSPORTE
TCP UDP
INTERNET IPARP RARP
NETWORK
ACCESS
FDDIPPP (MODEM)TOKEN RINGETHERNET
Rede Física
VISÃO GERAL DO SISTEMA BÁSICO DAS REDES TCP/IP
APLICAÇÃO
REDE
APRESENTAÇÃO
SESSÃO
TRANSPORTE
ENLACE
FÍSICA
Arquitetura OSI
TRANSPORTE (TCP ou UDP)
FÍSICA (802.3, SDLC, HDLC, FDDI, ...)
Arquitetura TCP/IP
REDE (IP)
APLICAÇÃO (Telnet, FTP, ...)
COMPARAÇÃO
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MAPEAMENTO DE ENDEREÇOS INTERNET PARA ENDEREÇOS FÍSICOS (ARP)
UMA INTERLIGAÇÃO DE REDES COMPORTA-SE COMO UMA REDE VIRTUAL, USANDO APENAS ENDEREÇOS ATRIBUÍDOS QUANDO ENVIA E RECEBE PACOTES
DUAS MÁQUINAS DE UMA REDE FÍSICA SÓ PODEM SE COMUNICAR SE SOUBEREM O ENDEREÇO DA REDE FÍSICA
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
ENDEREÇOS IP SÃO ATRIBUÍDOS INDEPENDENTE DO ENDEREÇO DE HARDWARE DA MÁQUINA
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MAPEAMENTO DE ENDEREÇOS INTERNET PARA ENDEREÇOS FÍSICOS (ARP)
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
SE OS ENDEREÇOS DAS MÁQUINAS FOREM IDENTIFICADOS NA MESMA REDE FÍSICA, UM ROTEAMENTO DIRETO SERÁ EXECUTADO
O ARP PERMITE A IDENTIFICAÇÃO DE UM ENDEREÇO DE HARDWARE (FÍSICO) A PARTIR DE UM ENDEREÇO IP (LÓGICO)
UMA MÁQUINA USA ARP PARA DESCOBRIR O DE OUTRA MÁQUINA, DIFUNDINDO UMA SOLITAÇÃO ARP
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MAPEAMENTO DE ENDEREÇOS INTERNET PARA ENDEREÇOS FÍSICOS (ARP)
A SOLICITAÇÃO CONTÉM O ENDEREÇO IP DA MÁQUINA PARA O QUAL O ENDEREÇO FÍSICO DE HARDWARE É REQUISITADO
TODAS AS MÁQUINAS DE UMA REDE RECEBEM UMA SOLICITAÇÃO ARP
SE A SOLICITAÇÃO COMBINA COM UM ENDEREÇO IP (LÓGICO) DA MÁQUINA, A MÁQUINA ENVIA UMA RESPOSTA QUE CONTÉM O ENDEREÇO DE HARDWARE NECESSÁRIO
AS RESPOSTAS SÃO DIRIGIDAS PARA UMA MÁQUINA, NÃO SENDO TRANSMITIDAS POR DIFUSÃO
O ARP É UM PROTOCOLO DA CAMADA INTERNET
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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.
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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 DIRECIONÁ-LOS 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
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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
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TCP X UDP
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
CONFIABILIDADE X VELOCIDADE
Camada INTERNET
Camada NETWORK ACCESS
UDP... 19 20 21 22 23 ... TCP
FTP
Para o computador B, porta 21 do TCP
Com
pu
tad
or
A
CAMADA DE TRANPORTE: PORTAS E SOQUETES
Solicita conexão
com a porta de destino 23
Porta de destino = 2500Porta de destino =
2500 Porta de origem = 23
TROCANDO OS NÚMEROS DE SOCKET DE ORIGEM E DE DESTINO
COMO OS COMPUTADORES USANDO TCP TROCAM INFORMAÇÕES DE SOCKET QUANDO FORMAM UMA CONEXÃO ?
PORTAS TCP E UDP CONHECIDAS
13 DAYTIME 21 FTP 23 TELNET 25 SMTP 37 TIME 53 DNS 70 GOPHER 80 HTTP 110 POP3
13 DAYTIME 53 DNS 67/68 DHCP
161 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 oferecem recursos para enviar/receber e-mail de 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
Restante daInterligaçãoem Redes
A Parte daInterligaçãoem Redes daOrganização
Firewall
daOrganização
INTERNET
File Transf
er Protoc
ol
gophergopher
telnet
finger
talk
World World Wide Wide WebWeb
NETSCAPE
Microsoft INTERNET EXPLORER
A REVOLUÇÃO
NO CAMPO DAS INFORMAÇÕES
SLIP X PPP