redes de computadores - … · interconexão de diferentestecnologias arquitetura tcp/ip....

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REDES DE COMPUTADORES

Prof. Esp. Fabiano Taguchi

[email protected]://fabianotaguchi.wordpress.com

AULA 08

Arquitetura TCP/IPExercícios

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SERVIÇO UNIVERSAL

SISTEMA TELEFÔNICOComunicação entre quaisquer dois telefones;É um serviço universal

REDES DE COMPUTADORESComunicação entre quaisquer computadoresServiço universalInterconexão de diferentes tecnologias

Arquitetura TCP/IP

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MODELO DE INTERCONEXÃO

Originalmente o TCP/IP foi desenvolvido pelo DoDpara resolver o problema de interconexão decomputadores heterogêneos.

1983 -> Diversas empresas como a IBM e UNISYScomeçaram a disponibilizar módulos TCP/IP em seuscomputadores.

MODELO DE INTERCONEXÃO

O padrão histórico e técnico da Internet é o modeloTCP/IP.

Departamento de defesa norte americano queriauma rede que pudesse sobreviver a qualquercondição, mesmo a uma guerra nuclear. O desejo eraa transmissão de pacotes a qualquer hora e emqualquer condição.

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DESCRIÇÃO DO PROTOCOLO

• InterNIC – Internet Network Information CenterTratamento da documentação RFC para oprotocolo TCP/IP

• IANA – Internet Assigned Numbers AuthorityAgência que atribui números IP e de portaspara protocolos

ARQUITETURA TCP/IP

Conjunto de padrões de redes que permitem ainterconexão de redes e sistemas heterogêneos.

• Redes físicas com diferentes tecnologias;• Equipamentos desenvolvidos por diferentes

fabricantes com diferentes arquiteturas dehardwares e que executam em diferentes sistemasoperacionais.

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ARQUITETURA TCP/IP

O objetivo da arquitetura TCP/IP é o mesmo domodelo OSI, entretanto são quatro camadas. Aarquitetura tem como características:

• Flexibilidade• Definição de protocolos por camadas• Robustez e eficiência

ARQUITETURA TCP/IP

Características da arquitetura TCP/IP:

• Entrega imediata• Heterogeneidade das sub-redes

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ARQUITETURA TCP/IP


• Melhor esforço• Transparência sintática

ARQUITETURA TCP/IP


• Endereçamento global• Dependência mínima

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PRINCÍPIOS DE INTERNET

A conectividade é o requisito principal da Internet, aferramenta utilizada para isso é o protocolo de redeIP. E a inteligência está nos terminais.

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INTERFACES IMPORTANTES

Camada de interface de rede - TCP/IP

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INTERFACE DE REDE

• É a camada menos uniforme da arquitetura;• Faz o gerenciamento de todos os serviços e

funções para preparar os dados para a rede física;

• Responsabilidades:Interface com o adaptador de rede

Verificar erros nos framesCoordenação da transmissão dos dadosConversão dos frames em pulsos elétricos para o envio.

Camada de rede - TCP/IP

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REDE

• Descreve as tecnologias para interligação de redes;• Administra o fluxo de pacotes na sub-rede;

• Função:Endereçamento de pacotes

Roteamento de pacotesControle de envio e recepção

(Erros, buffer, fragmentação e sequencia)

REDE

• Protocolos da camada = IP, ARP e ICMP• Protocolos menos usados = RARP e IGMP

A comunicação acontece por meio de datagramas, portanto é não orientado à conexão.

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ENDEREÇO IP

O protocolo IP não fornece um serviço confiável, poissimplesmente interconecta as redes. O protocoloatua sobre diferentes tamanhos de pacotes, o limitede um pacote é chamado de Maximum Transfer Unit(MTU).

DATAGRAMA IP

Um datagrama IP possui um cabeçalho e um corpo.Onde o cabeçalho consta as informações de controle(Endereço de destino) e no corpo estão os dadospropriamente que serão transportados.

cabeçalho corpo

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ARP

Realizam a resolução dos endereços IP, criando umasituação em que uma determinada máquina dentro deuma rede saiba tanto o endereço físico e lógico dasoutras máquinas pertencentes a esta rede.

São realizadas consultas dentro da rede para obtenção do endereço físico MAC a partir de um

endereço lógico (IP)

DHCP

Dynamic Host Configuration Protocol

Este protocolo permite a obtenção dinâmica deparâmetros de configuração para as máquinas darede. O fluxo para funcionamento deste protocolopara do usuário cliente através de uma requisição.

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DHCP

1. Estação envia uma mensagem DHCP discover

2. Servidor DHCP se identifica com mensagemDHCP offer

3. Estação pede um endereço IP com mensagemDHCP request

4. Servidor DHCP envia endereço com a mensagemDHCP ack

ICMP

Um datagrama segue uma rota passando por umasequencia de roteadores, e caso um roteador nãoconsiga dar segmento à entrega, é necessário ummecanismo para que a comunicação de erros sejarealizada. Fontes:

• Falha no enlace ou no roteador;• Host não encontrado;• Congestionamento.

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ICMP - CARACTERÍSTICAS

• Protocolo ICMP pode ser usado tanto porestações como por roteadores;

• As mensagens são transportados pelo protocolo IP;

• ICMP comunica apenas relatórios sobre erros, enão soluções para erros;

• O erro é comunicado apenas para origem.

ICMP - CABEÇALHO

CÓDIGO MENSAGEM

0 Resposta de echo

3 Destino inalcançável

5 Redirecionamento de rota

8 Pedido de echo

11 TTL expirado

12 Erro de parâmetro de endereço IP

13 e 14 Timestamp (Pedido – reposta)

17 e 18 Máscara de endereço (Pedido – resposta)

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ICMP - MENSAGEM

DESTINO INALCANÇÁVEL

Tipo=3 código checksum

Internet header + 8 bytes de dados do datagrama original

ICMP – DESTINO INALCANÇÁVEL

CÓDIGO MENSAGEM

0 Rede inalcançável

1 Estação inalcançável

2 Protocolo inalcançável

3 Porta inalcançável

6 Rede de destino desconhecida

7 Estação de destino desconhecida

9 Rede de destino administrativa inalcançável

10 Estação de destino administrativa inalcançável

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ICMP - MENSAGEM

SELECIONAR ROTA

Tipo=5 código checksum

Internet header + 8 bytes de dados do datagrama original

Endereço do router a ser usado

ICMP - APLICAÇÕES

• Echo – Testar conectividade• TTL – Rastrear uma rota, eliminar pacotes perdidos• Source Quench – Conter congestionamento• Time Stamp – Sincronizar relógios

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Camada de transporte - TCP/IP

CAMADA DE TRANSPORTE

Apresentar a capacidade de apontar os dados nãoapenas para um determinado host, mas para umaaplicação.

Um mecanismo de multiplexação é usado nestacamada para aceitar os dados de várias aplicaçõese direcioná-las todas para uma única saída: Camadade Rede.

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MULTIPLEXAÇÃO

AP1 AP2 AP3 AP4

Portas

Camada deAplicação

Camada deTransporte TCP / UDP

Camada de Interface de Rede

Camadade Rede

DEMULTIPLEXAÇÃO

AP1 AP2 AP3 AP4

Portas

Camada deAplicação

CamadaTransporte TCP / UDP

Camada de

Interface de Rede

Camadade Rede

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CONTROLE DE ERRO E FLUXO

• Entidades fazem uso do espaço dearmazenamento e da velocidade do envio dosdados;

• Alocação de buffer é feita por conexão;

• Controle de fluxo não deve levar em conta apenasa capacidade da entidade receptora, mas tambéma capacidade da sub-rede.

CAMADA DE TRANSPORTE

Fornecem uma comunicação fim-a-fim entre asaplicações fazendo o uso de serviços confiáveis ounão.

• TCP – Serviço confiável• UDP – Serviço não confiável

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TCP

• Orientado à conexão (Circuito virtual);• Conserva sequencialmente integridade dados;• Estabelece e mantém uma conexão;• Monitora estado da conexão na transmissão;• Confirma o recebimento de pacotes;• Encerra a conexão.

TCP

O fluxo de dados deve apresentar:

• Confiabilidade;• Controle de fluxo;• Controle de erro;• Multiplexação entre as aplicações.

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TCP

FUNÇÃO = Transferir um fluxo de bytes emsegmentos. Tratando questões como:

• Perda, duplicação e reordenação de pacotes;• Diferenças de velocidades;• Congestionamento ao longo do caminho dos

pacotes.

MECANISMO TCP

• Confiabilidade envolve o uso de reconhecimento eretransmissão;

• Sequencialmente envolve numeração demensagens;

• Faz o uso de conceito de janelas deslizantes(Fluxo);

• Otimizar o desempenho e evitarcongestionamento envolve o controle dinâmico.

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JANELAS DESLIZANTES

O tamanho da janela é regulado para manter a rede completamente saturada de pacotes, mantendo a

eficiência da rede.

1 2 3 4 5

Envia pacotes 1, 2 e 3

1 2 3 4 5

Recebe ACK 1

1 2 3 4 5

Desliza janela e envia pacote 4

CABEÇALHO TCP

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ESTABELECIMENTO CONEXÃO

Antes de uma conexão ser estabelecida, é necessárioque exista uma apresentação entre as conexões.Esse apresentação é realizada com o envio de trêsmensagens chamada de 3-way handshake.

Para estabelecer a conexão é enviada mensagem SYNO receptor checa se pode receber a conexão, e então

aloca recursos computacionais devolvendo uma mensagem chamada SYN ACK

ESTABELECIMENTO CONEXÃO

Quando o remetente recebe o SYN ACK o remetente também deve alocar recursos computacionais e então

envia uma última mensagem ACK para confirmar o recebimento de SYN ACK

A partir do estabelecimento da conexão, ambos os computadores podem trocar dados de forma

confiável.

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ENCERRANDO CONEXÃO

A primeira mensagem a ser enviada é um FIN, por vez o computador que enviou espera por uma

mensagem ACK.

A troca de mensagens FIN e ACK fazem com que a conexão se encerre.

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NETSTAT

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UDP

• Serviço não confiável (Datagrama);• Acrescenta ao endereço IP o endereçamento das

aplicações;• Envia um datagrama unidirecional;• Não implementa mecanismo de recuperação erros;• Não confirma a recepção de pacotes;• Não ordena as mensagens de entrada.

CABEÇALHO UDP

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UDP

Pode ocorrer perda da mensagem, duplicação,retardo, transmissão defeituosa e perda deconectividade. O protocolo UDP funciona bem emredes locais, pois os problemas de congestionamentoe atrasos são menos intensos. Exemplos:

• DNS• RPC• SNMP

• Portas Bem conhecidas

• Função padronizada pela IANA (The Internet AssignedNumbers Authority)

• Geralmente usada pelos servidores de serviços padronizados.

• Portas livres:

• Usadas pelos clientes e pelos serviços não padronizados.

0

….

1023

1024

….

65535

PORTASTCP ou UDP

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TCP OU UDP

TCP - E-mail e transferência de arquivos• Realiza troca de mensagens antes da conexão;• Cabeçalho extenso (20 bytes);• Estabelece recursos (Conexão);

UDP – Vídeos on line• Conexão mais rápida;• Cabeçalho de apenas 8 bytes;• Estabelece mais clientes;

Porta 21

Cliente

FTP

Dados

armazenados

programa servidor de

terminal remoto

Porta 23

Porta 25

Porta 80


transferência de arquivos

programa servidor de correio

eletrônico


hipertexto e outros serviços

WWW

programa servidor de notíciasPorta 119


serviços chat

Porta 194

TELNET

SMTP

HTTP

NNTP

IRC

Portas livres

Porta 1024

Porta 65535

…

Portas bem

conhecidas

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SOQUETE

É um endereço formado pela concatenação doendereço IP com o número de uma porta. Exemplo:

Soquete = 143.107.235.67:23

• Porta = 23

• Endereço IP = 143.107.235.67

TCP

Host: 143.107.235.67

23 25

Origem 143.107.235.240:2000

Destino 143.107.235.67:23

Origem 143.107.235.26:2000 Origem 143.107.235.67:25

Origem 143.107.235.67:25

Destino 143.107.235.67:23 Destino 143.107.235.22:2800

Destino 143.107.235.243:2600

Conexão 1

Conexão 2

Conexão 3

Conexão 4

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Exercícios

EXERCÍCIOS

01 – Qual a utilidade do protocolo ARP?

02 – Qual a função do protocolo ICMP na camada derede?

03 – Quais são as principais diferenças entre oprotocolo TCP e UDP.

04 – Use o comando tracert para um determinado siteduas vezes e cole as telas da saída do comando noarquivo desta atividade. Responda: Houve algumamudança na rota entre uma tentativa e a outra?

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EXERCÍCIOS

05 – Descreva como é o processo de abertura efechamento de uma conexão TCP. Use o comandonetstat -n e cole as telas da saída do comando noarquivo desta atividade. Após isto, vá ao campoEndereço Externo e pesquise à qual aplicaçãopertence cada uma das portas às quais seucomputador está se conectando em outroscomputadores.

06 – Explique como funciona o controle decongestionamento e fluxo no protocolo TCP.

EXERCÍCIOS

08 – Use o comando ping para um determinado site ecole a tela de saída do comando no arquivo daatividade. Após isto, informe o tempo máximo, mínimoe médio de resposta dos pacotes e informe porquantos roteadores os pacotes de resposta passarampara voltarem até ao seu computador.

09 – Qual a função da multiplexação/demultiplexaçãono contexto da camada de transporte?

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EXERCÍCIOS

10 – Se tivermos um computador com sistemaoperacional Windows em rede, usando protocoloTCP/IP para navegar na Internet, onde estariamimplementadas as partes componentes dacomunicação análogas às camadas do modelo OSI.

11 – Defina o que são Sockets

EXERCÍCIOS

12 – Indique quais afirmativas são verdadeiras

I. O protocolo IP inclui informações deendereçamento que indicam que um dado pacotedeve ser processado pelo protocolo TCP ou UDPde um dado computador.

II. Os protocolos TCP ou UDP incluem informaçõesde endereçamento que indicam que um pacotedeve ser processado por um determinadoprocesso (programa) sendo executado pelosistema operacional de um computador

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EXERCÍCIOS

13 – Indique quais afirmativas são verdadeiras

I. Os endereços usados pelo TCP e UDP sãodenominados portas, e correspondem a númerosinteiros de 8 bits, cujo valor pode variar entre 0 e65535.

II. Todos as mensagens enviadas utilizando oprotocolo IP, incluem ou o protocolo TCP ou oUDP, pois sem esses protocolos seria impossívelendereçar um processo específico rodando emum computador.

EXERCÍCIOS14 – Numere a ordem dos pacotes (deixe em branco os pacotes que nãocorresponderem a uma comunicação TCP). A conexão é encerrada pelo cliente.

( ) O cliente envia um pacote com ACK=1, SYN=0, FIN=0





( ) O servidor envia um pacote com ACK=1, SYN=0, FIN=1

( ) O servidor envia um pacote com ACK=1, SYN=0 , FIN=0




( ) Cliente e Servidor trocam pacotes de dados com ACK=1, SYN=0 , FIN=0

( ) Cliente e Servidor trocam pacotes de dados com ACK=1, SYN=1 , FIN=0

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