TCP/IP. PROGRAMAÇÃO 1.Histórico 2.Conceitos básicos 3.Endereçamento Internet 4.Modelo OSI...

TCP/IP

PROGRAMAÇÃO1. Histórico2. Conceitos básicos3. Endereçamento Internet4. Modelo OSI5. Modelo TCP/IP6. Tecnologia de redes7. Protocolo ARP8. Protocolo IP9. Fragmentação.10. Interconexão de rede11. Roteamento 12. Protocolo ICMP14. Protocolo UDP15. Protocolo TCP16. Configuração 16. Serviços TCP/IP.

HISTÓRICO.

1962-1969.

USA x URSS

GUERRA FRIA

GRANDE DE DISPONIBILIDADE DE RECURSOS FINANCEIROS.

USA ANTECIPANDO A GUERRA ATÔMICA MONTA A PRIMEIRA REDE

DISTRIBUÍDA, EVITANDO O CONTROLE CENTRALIZADO DO PROCESSO DE COMUNICAÇÃO INFORMÇÃO PARADA PARCIAL.

REDE ARPANET - REDE DE PACOTE

StanfordResearchInstitu te

TheUniversity

of U tah

University o fCaliforn ia atLos Angeles

Universityof Californ ia

at SantaBarbara

R E D EA R P A N E T

HISTÓRICO

1969-1973

ARPANET ESTAVEL

KEN THOMPSON, DENNIS RITCHIE E JOSEPH OSSANNA NOS LABORATÓRIOS DA BELL LABSDESENVOLVERAM A PRIMEIRA

VERSÃO UNIX PARA O EQUIPAMENTO DA DEC - PDP-7 EM ASSEMBLER

DENNIS RITCHIE E BRIAN KERNINGHAN CRIARAM A LINGUAGEM C

UNIX É REESCRITO EM LINGUAGEM C.

HISTÓRICO

1972-1975

ARPANET COM 40 HOSTS

ARPANET FUNCIONAL MAS COM PERÍODOS DE CRASH EM SOBRECARG;

DARPA PROCURA PROTOCOLO MAIS ESTÁVEL PARA A REDE

CRIAÇÃO DO TCP/IP;

CRIAÇÃO DO CORREIO ELETRÔNICO

HISTÓRICO.

1980

DARPA INICIOU A CONVERSÃO A CONVERSÃO DA REDE DE PESQUISA PARA O NOVO PROTOCOLO TCP/IP.

1983

DARPA TERMINOU A CONVERSÃO E DETERMINOU QUE QQUER NOVA MÁQUINA DA REDE DEVE UTILIZAR O TCP/IP.

DIVISÃO DA REDE: PESQUISA = ARPANET E MILITAR = MILNET

HISTÓRICO.

INTERESSE DO DARPA EM MELHORAR O PROTOCOLO, LIBEROU O PROTOCOLO PARA UNIVERSIDADES.

ÉPOCA EM QUE A MAIORIA DAS UNIVERSIDADES UTILIZAVAM UNIX DE

BERKELEY (BSD UNIX).

BOLT BERANEK E NEWMAN IMPLEMENTARAM E INTEGRARAM O TCP/IP NO UNIX BSD.

A PARTIR DESTE PONTO VÁRIAS MÁQUINAS FORAM COLOCADAS EM REDE E COMUNICANDO ATRAVÉS DO TCP/IP.

HISTÓRICO.

UNIX BSD GANHOU MAIS FORÇA COM O TCP/IP E OS CONJUNTOS DE UTILITÁRIOS DE REDE.

UNIX FICOU MULTIUSUÁRIO.

DESENVOLVIMENTO DE UM MÉTODO DE COMUNICAÇÃO QUE PERMITE UM PROGRAMA DE APLICAÇÃO ACESSAR UM PROTOCOLO DE COMUNCIAÇÃO - SOCKET.

CARACTERÍSTICAS GERAIS DO TCP/IP

ATUA A PARTIR DA CAMADA 3 DO MODELO OSI;

É INDEPENDENTE DA TECNOLOGIA DE REDE DE NÍVEL 2 (ETHERNET, TR, FRAME-RELAY)

NÃO UTILIZA CONFIRMAÇÃO NA CAMADA DE REDE

UTILIZA CONFIRMAÇÃO NA CAMADA DE TRANSPORTE

É ROTEÁVEL

POSSUI PROTOCOLO DE CONTROLE DE REDE

É TOTALMENTE PADRONIZADO - RFC

REQUEST FOR COMMENT - RFC

SÃO DOCUMENTOS QUE DESCREVEM O FUNCIONAMENTO DE QQUER PROTOCOLO QUE ESTÁ NA INTERNET.

Modelo TCP/IP

AplicaçãoAplicação

TransporteTransporte

Inter-redeInter-rede

RedeRede

Mensagens da aplicação

Datagramas IP

HDLC, X.25, PPP, SLIP,Ethernet, Token-Ring, FDDI,ATM, LLC, NDIS, ...

INTERCONEXÃO DE REDE

MensagemMensagemidênticaidêntica

PacotePacoteidênticoidêntico

RoteadorRoteador

Rede Física 1Rede Física 1 Rede Física 2Rede Física 2

Inter-rede

Rede RedeRede

Host AHost A

QuadroQuadroidênticoidêntico

DatagramaDatagramaidênticoidêntico

Inter-Rede

Transporte

Aplicação

Rede

Host AHost A

QuadroQuadroidênticoidêntico

DatagramaDatagramaidênticoidêntico

Inter-Rede

Transporte

Aplicação

COMPARATIVO

Arquitetura OSI

Físico

Enlace

Rede

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

Arquitetura TCP/IP

Rede

Inter-rede

Transporte

Aplicação

COMPARATIVO

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace

Físico

DS, MHSFTAM

ISO Presentation

ISO Session

ISOTransport

C4

X.25SNDCP

LLCIEEE 802.2

IEEE 802.3IEEE 802.5

Ethernet Ethernet Ethernet

X.25

PPP

Serial

IP, ICMPIPX

SPX

DD MLID DD NDISUnix

LSL

NCP

Shell

Binding ARP

TCP, UDP

Winsock socket TLI

DNS SMTP

FTP

pingHTTP

NFS

POP

Telnet

EXEMPLO

Roteador principal

Hub ou switch

M

M

M

Roteador B

Servidor HTTPServidor DNS

Gerência SNMP

Servidor SMTPPOP3/ IMAP4

Servidor FTPServidor News

M

Servidor NFS, NISServidor LPD

EXEMPLO

Clientes

Servidor ExternoHTTP, FTP, DNS

Roteador

Acesso Remoto

Servidor SMTP/POP3Correio corporativo

Servidor HTTPDNS, FTP

FirewallFiltros, NATProxy HTTP, FTP, TelnetGateways seguros

ServidorProxy

EXEMPLO

Internet

Roteador A

M

SistemaTelefônico

M M M M M...

M

Hub ou switch

M

M

M

Roteador B

Acesso IPDedicado

Acesso IPDiscado

Servidor HTTPServidor DNS

GerênciaServidor SMTPPOP3/ IMAP4Radius/Tacacs

Servidor FTPServidor News

MODELO TCP/IP

Rede

Inter-rede

Transporte

Aplicação

ICMP

IP

IGMP

TCP UDP

TELNETSMTP/DNS

HTTPFTP

ARP RARP

Meio FísicoMeio Físico

802.3 802.4 802.5 802.6 X.25

Interface de Hardware

. . .

CONCEITOS BÁSICOS DO TCP/IP

SERVIÇO ORIENTADO A CONEXÃO

lado A ! lado B!

1 discar número !2 ! tira telefone do gancho3 ! responde “alô”4 responde alô !5 idenfica-se !6 ! identifica-se7 inicia conversação !... ******Troca de Informações ****** 8 encerra conexão !8 ! encerra conexão.

SERVIÇO ORIENTADO A DATAGRAMA (S/CONEX)

1. ESCREVER UMA CARTA

2. COLOCAR NO ENVELOPE

3. PREECHER DADOS DE DESTINO/EMISSOR

4. ENTREGAR NO CORREIO

5. CORREIO DESPACHA ATRAVÉS DE UM MEIO DE LOCOMOÇÃO (AVIÃO, NAVIO, CAMINHÃO...)

6. CORREIO ENTREGA NA CX POSTAL

7. CX POSTAL É VERIFICADO PERIODICAMENTE.

SERVIÇO COM CONFIANÇA

EXISTE A GARANTIA DE ENTREGA DA MENSAGEM, EXEMPLO: CARTA REGISTRADA, ENCOMENDA DHL

SERVIÇO SEM CONFIANÇA.

NÃO EXISTE A GARANTIA DA MENSAGEM, EXEMPLO: CARTA COMUM

MODELO DE ESTRUTURA EM CAMADA ISO/OSI

COMPARATIVO MODELO OSI x TCP/IP

ESTRUTURA DO PROCESSO DE ENCAPSULAMENTO

CONJUNTO DE PROTOCOLOS TCP/IP

ENDEREÇAMENTO INTERNET

ENDEREÇAMENTO INTERNET

ENDEREÇO INTERNET = REDE + HOSTS CADA ENDEREÇO É CONSTITUÍDO DE 32

BITS CADA MÁQUINA PODE TER UM OU

MAIS ACESSO A REDE (INTERFACE) E, PARA CADA ACESSO DEVE CORRESPONDER UM ENDEREÇO ENDEREÇOS DE UMA REDE INTERNET

SÃO GLOBALMENTE ÚNICOS SE UM COMPUTADOR MUDA DE

SEGMENTO LÓGICO OU FÍSICO, SEU ENDEREÇAMENTO DEVE MUDAR.

CONSTITUIÇÃO DE UM ENDEREÇAMENTO INTERNET

EXEMPLO DE ENDEREÇAMENTO INTERNET

10101100 00110010 00001010 01100100

0 1 2 3

TAMBÉM REPRESENTADO POR

172 . 50 . 10 . 100

0 1 2 3

ELEMENTOS DE UM ENDEREÇO INTERNET

NETWORK ID.

IDENTIFICA UM SEGMENTO LÓGICO DE REDE.

Ethernet

Ethernet

BridgeEthernet

172.16.0.0

172.16.0.0

ELEMENTOS DE UM ENDEREÇO INTERNET

HOST ID.

IDENTIFICA UM HOST SEGMENTO LÓGICO DE REDE.

Ethernet

Ethernet

BridgeEthernet

172.16.0.0

172.16.0.0

1 7 2 .1 6 .1 .1

1 7 2 .1 6 .4 .4

1 7 2 .1 6 .1 .11 7 2 .1 6 .4 .4

CLASSES DE ENDEREÇAMENTO.

CLASSE A

- UM BYTE PARA NETID (REDE)

- TRES BYTES PARA HOSTID (HOST)

- UTILIZADO EM LOCAIS QUE POSSUEM POUCAS REDES (SEGMENTOS LÓGICOS) E MUITOS HOSTS NESTAS REDES

- VL. DO BYTE 1: 1 ATÉ 126

- EXEMPLOS - 1.0.0.0, 2.0.0.0, 126.0.0.0

- TOTAL REDES - 126.

- TOTAL DE HOST POR NETID - 16777214

CLASSES DE ENDEREÇAMENTO.

CLASSE B

- DOIS BYTES PARA NETID (REDE)

- DOIS BYTES PARA HOSTID (HOST)

- UTILIZADO EM LOCAIS QUE POSSUEM QTD MEDIA REDES (SEGMENTOS LÓGICOS) E QTD MEDIA DE HOSTS NESTAS REDES

- VL DO BYTE 1 - 128 ATÉ 191

- EXEMPLOS - 128.1.0.0, 128.2.0.0, 191.1.0.0

- TOTAL REDES - 65536

- TOTAL DE HOST POR NETID - 65534

CLASSES DE ENDEREÇAMENTO.

CLASSE C

- TRES BYTES PARA NETID (REDE)

- UM BYTE PARA HOSTID (HOST)

- UTILIZADO EM LOCAIS QUE POSSUEM MUITAS REDES (SEGMENTOS LÓGICOS) E POUCOS HOSTS NESTAS REDES

- VL. DO BYTE 1: 192 ATÉ 223

- EXEMPLOS - 192.1.1.0, 192.1.2.0, 223.1.1.0

- TOTAL REDES - 16777216

- TOTAL DE HOST POR NETID - 254

CLASSES ESPECIAIS DE ENDEREÇAMENTO.

CLASSE D

- VL DO BYTE 1: 224 ATE 239

CLASSE E

- VL DO BYTE 1: 240 ATE 247

ENDEREÇO DE LOOPBACK.

- VL DO BYTE 1: 127

- TODO HOST POSSUI O ENDEREÇO

127.0.0.1

- UTILIZADO PARA TESTES INTERNOS

Ethernet

BridgeEthernet 172.16.0.0

1 7 2 .1 6 .4 .4

1 7 2 .1 6 .1 .1

Token-ring

Router

172.17.0.01 7 2 .1 7 .4 .4

1 7 2 .1 6 .1 .5 0

1 7 2 .1 7 .1 .5 0

EXEMPLO DE UMA REDE TCP/IP

ADDRESS RESOLUTION PROTOCOL - ARP

Ethernet

MAC

00 0D 0A 4A E2 2B

IP

172.16.1.1

MAC

00 0D 0A 4F 77 82

IP

172.16.4.1

ARP - ADDRESS

RESOLUTION

PROTOCOL

PROTOCOLO ARP.

DUAS MÁQUINAS NA MESMO SEGMENTO LÓGICO PODEM SE COMUNICAR SOMENTE SE ELES CONHECEM O ENDEREÇO FÍSICO (MAC) DE DESTINO

PROBLEMA COMO MAPEAR O ENDEREÇO IP PARA UM ENDEREÇO MAC CORRETO ????

Ethernet

MAC

00 0D 0A 4A E2 2B

IP

172.16.1.1

MAC

00 0D 0A 4F 77 82

IP

172.16.4.1

ping

172.16.4.1

colibri

tucano

A MÁQUINA COLIBRI QUER COMUNICAR COM O TUCANO

ENCAPSULAMENTO ETHERNET

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

A ESTAÇÃO COLIBRI ENVIA UM PACOTE “BROADCAST ETHERNET” CONTENDO A MENSAGEM ARP PERGUNTANDO SE ALGUÉM NA REDE POSSUI UM ENDEREÇO IP ESPECÍFICO. A ESTAÇÃO TUCANO RECEBENDO O PACOTE

ETHERNET PROCESSA A MENSAGEM ARP E VERIFICA QUE O ENDEREÇO PROCURADO É O SEU, NESTE CASO DEVOLVE UMA RESPOSTA PARA A ESTAÇÃO EMISSORA DO PEDIDO FORNECENDO O SEU ENDEREÇO MAC, CASO O ENDEREÇO PROCURADO NÃO CORRESPONDE AO SEU O PACOTE É DESCARTADO.

Ethernet

IP

172.16.1.1

IP

172.16.4.1

ping172.16.4.1

colibri

tucano

ENCAPSULAMENTO ARP

PACOTE ARP

CACHE DE MAPEAMENTO

CADA ESTAÇÃO MANTÉM UM “CACHE” DOS MAPEAMENTOS DESCOBERTOS, ESTE CACHE DEVE SER ATUALIZADO PERÍODICAMENTE

OTIMIZAÇÃO DE OPERAÇÃO

CADA ESTAÇÃO QUE SOLICITA UM ENDEREÇO FÍSICO, ENVIA O SEU PRÓPRIO MAPEAMENTO DE ENDEREÇO IP, PARA AGILIZAR AS RESPOSTAS E ATUALIZAÇÃO DO CACHE DAS DEMAIS ESTAÇÕES.

DESCRIÇÃO DE CAMPOS HARDWARE TYPE

ESPECIFICA O TIPO DA INTERFACE FÍSICA (1 PARA ETHERENT)

PROTOCOL TYPEESPECIFICA O PROTOCOLO DA CAMADA DE REDE (800 PARA IP)

HLENESPECIFICA O COMPRIMENTO DO ENDEREÇO FÍSICO (6 PARA ETHERENET)

PLENESPECIFICA O COMPRIMENTO DO ENDEREÇO DE REDE (4 PARA IP)

OPERATIONESPECIFICA O TIPO DE MENSAGEM

1 Arp Request2 Arp Response3 Rarp Request4 Rarp Response

HA HARDWARE ADDRESS

IP INTERNET ADDRESS

COMANDO ARP

arp -a

Interface: 172.16.244.2

Internet Address Physical Address Type

172.16.244.78 00-60-97-6d-38-0d dynamic 172.16.245.134 00-10-4b-87-2f-ad dynamic

INTERNET PROTOCOL - IP

PROCOTOLO IP

O PROTOCOLO IP É UTILIZADO NA CAMADA DE REDE DA ARQUITETURA INTERNET. PERMITE A COMUNICAÇÃO ENTRE MÁQUINAS, DE FORMA INDEPENDENTE DA ESTRUTURA DE COMUNICAÇÃO SUBJACENTE. (ETHERNET, TOKEN-RING,

FDDI, FR, SLIP, PPP, ETC.)

CARACTERÍSTICAS ARQUITETURAIS

UTILIZA O SISTEMA DE ENTREGA DE PACOTE

ENTREGA NÃO-CONFIÁVEL (UNRELIABLE) : O PACOTE PODE SER PERDIDO, DUPLICADO, SOFRER ATRASO OU ENTREGUE FORA DE ORDEM

SERVIÇO SEM CONEXÃO (CONECTIONLESS), OS PACOTES SÃO TRATADOS DE MANEIRA INDEPENDENTE

NÃO HÁ RETRANSMISSÃO DE PACOTES

PROPÓSITO DO INTERNET PROTOCOL (IP)

DEFINE A UNIDADE BÁSICA DE TRANSFERÊNCIA DE DADOS PELA INTERNET. DESTA FORMA ESPECIFICA A

FORMA EXATA DE TODOS OS DADOS QUE PASSAM PELA INTERNET

EXECUTA FUNÇÃO DE ROTEAMENTO, ESCOLHENDO OS CAMINHOS QUE OS DADOS IRÃO TRAFEGAR

INCLUI UM CONJUNTO DE REGRAS QUE EMBUTEM O CONCEITO DE ENTRAGA DE PACOTE SEM CONFIANÇA.

UNIDADES DE DADOS DO PROTOCOLO IP

DATAGRAMASUNIDADES DE DADOS COM TODAS AS INFORMAÇÕES NECESSÁRIAS PARA O SEU ENCAMINHAMENTO ATÉ O DESTINO FINAL

FORMATO GERAL CABEÇALHO + ÁREA DE DADOS

FORMATO DO DATAGRAMA (PACOTE) IP

FUNÇÕES GERAIS DE CONTROLE

VERSESPECIFICA A VERSÃO DO PROTOCOLO IP SENDO UTILIZADO. A VERSÃO ATUAL É 4.

HLENESPECIFICA O COMPRIMENTO DO HEADER IP EM MÚLTIPLOS DE 32 BITS.

TOTAL LENGTHFORNECE O COMPRIMENTO TOTAL DO DATAGRAMA EM BYTES, INCLUINDO O CABEÇALHO E DADOS, NO MÁXIMO 65536 BYTES.

FUNÇÕES GERAIS DE CONTROLE

TIPO DE SERVIÇO

Precedence - Precedencia do datagrama com valores de 0 a 7.

D - Solicita serviço em baixo atrasoT - Solicita serviço de alta vazãoR - Solicita serviço de alta confiabilidade

CAMPOS DE CONTROLE DE FRAGMENTAÇÃO E REMONTAGEM

IDENTIFICATION UM INTEIRO QUE IDENTIFICA O DATAGRAMA

FLAGS NO FRAGMENT BITMORE FRAGMENT BIT

FRAGMENT OFFSET DEFINE O DESLOCAMENTO DO FRAGMENTO EM RELAÇÃO AO INÍCIO DA MENSAGEM.

OUTROS CAMPOS DE CONTROLE

TIME TO LIVE (TTL)DEFINE O TEMPO MÁXIMO DE

PERMANENCIA DE UM DATAGRAMA NA REDE, INCLUINDO O TEMPO DE TRANSMISSÃO E O TEMPO DE PROCESSAMENTO PELOS GATEWAYS

PROTOCOLDEFINE O PROTOCOLO OU ENTIDADE RESPONSÁVEL PELOS DADOS CONTIDOS NA ÁREA DE DADOS (O PROTOCOLO QUE SENDO TRANSPORTADO PELO IP).

OUTROS CAMPOS DE CONTROLE

HEADER CHECKSUMSOMA BINÁRIA DO CABEÇALHO IP, SEM

INCLUIR OS DADOS

SOURCE IP ADDRESS E DESTINATION IP ADDRESS

CONTÉM OS ENDEREÇOS IP DE ORIGEM E DE DESTINO DO DATAGRAMA. ESTES ENDEREÇOS NUNCA SÃO MUDADOS AO LONGO DA ROTA.

MAXIMUM TRANSMITION UNIT - MTU

MTU O DATAGRAMA É TRANSPORTADO NA ÁREA

DE DADOS DE UM FRAME

O TAMANHO MÁXIMO DE UM DATAGRAMA DEVE RSER ADEQUADO A TECNOLOGIA DO FRAME

MTU É O TAMANHO MÁXIMO DA AREA DE DADOS DE UM FRAME

- Ethernet – 64 - 1500 bytes- Token-Ring – 17000 bytes- FDDI – 4470 bytes

MTU = TAMANHO MÁXIMO DE UM DATAGRAMA

MTU x ENCAPSULAMENTO

FRAGMENTAÇÃO DE DATAGRAMA

FRAGMENTAÇÃO DE DATAGRAMA

FRAGMENTAÇÃO É O PROCESSO DE ADAPTAR O TAMANHO DO DATAGRAMA IP AO TAMANHO DE QUADRO OFERECIDO PELAS TECNOLOGIAS DE NÍVEIS INFERIORES.

FRAGMENTAÇÃO

FRAGMENTAÇÃO

CONSIDERAÇÕES NO PROCESSO DE REMONTAGEM

A REMONTAGEM DO DATAGRAMA É FEITO SOMENTE NO DESTINO FINAL

CADA PEDAÇO DO DATAGRAMA CONSTITUI UM NOVO DATAGRAMA, DESTA MANEIRA, PODE VIAJAR POR CAMINHOS

INDEPENDENTES ATÉ O DESTINO SE UMA PARTE DO DATAGRAMA É PERDIDO,

TODO O DATAGRAMA É DECARTADO EXISTE UM TEMPO DE CHEGADA DE TODAS

AS PARTES DO DATAGRAMA, APÓS EXPIRADO ESTE TEMPO, TODO O DATAGRAMA É DESCARTADO

INTERCONEXÃO DE REDEINTERCONEXÃO DE REDEE E

ROTEAMENTOROTEAMENTO

INTERCONEXÃO DE REDES

O SENTIDO ORIGINAL DO TERMO “INTERNET” REFERE-SE A UMA COLEÇÃO DE REDES LOCAIS E DE LONGA DISTÂNCIA, INTERLIGADOS POR UM CONJUNTO ARBITRÁRIO DE EQUIPAMENTOS INTERMEDIARIOS QUE DENTRO DESTA ARQUITETURA SÃO DENOMINADOS “IP ROUTER”, OU SIMPLESMENTE “ROUTER”.

Ethernet

Router

FDDI Ring

Router

Token-ring

Ethernet

Router

Ethernet

Desktop System

Desktop System

Desktop System

Desktop System

Desktop System

EXEMPLO DE UMA REDE INTERNET

DENOMINAÇÕES EM INTERCONEXÃO DE REDES.

O ROUTER É A ÚNICA FORMA DE INTERCONEXÃO DE DUAS REDES.

ROUTING - PROCESSO DE ESCOLHA DE UM CAMINHO

ROUTER - MÁQUINA QUE FAZ O PROCESSO DE ESCOLHA DO CAMINHO.

Ethernet

Token-ringFDDI Ring

ROUTER

Ethernet

Desktop System

Desktop System

Desktop System

Desktop System

INTERCONEXÃO ATRAVÉS DE ROUTER

ROTEAMENTO INTERNET

UM COMPUTADOR POSSUI TANTOS ENDEREÇOS IP QUANTOS FOREM OS SEUS ACESSOS FÍSICOS A REDE DE TRANSMISSÃO DE INFORMAÇÃO

QQUER MÁQUINA QUE POSSUA MAIS DE UM ENDEREÇO IP, PODE ATUAR COMO UM ROTEADOR IP

O ROTEAMENTO DO DATAGRAMA É FEITO POR UM ALGORÍTIMO.

ROTEAMENTO INTERNET

IDEALMENTE O ALGORITMOS DE ROTEAMENTO DEVE LEVAR EM CONSIDERAÇÃO A CARGA DA REDE, TAMANHO DO DATAGRAMA E TIPO DE SERVIÇO, ANTES DE ESCOLHER O MELHOR CAMINHO

EXISTEM ALGORITMOS DE ROTEAMENTO QUE SÃO SOFISTICADOS, ENTRETANTO

EXISTEM OUTROS QUE LEVAM EM CONSIDERAÇÃO SOMENTE O MENOR CAMINHO.

Ethernet

Token-ringFDDI Ring

Ethernet

Desktop System

Desktop System

Desktop System

Desktop System

Tower System

172.16.0.0

172.17.0.0

172.18.0.0 172.17.0.0

172.16.1.1

172.17.1.1

172.18.1.1

172.17.1.1

Ethernet

Router

Router

Router

Ethernet

Desktop System

Desktop System

172.16.0.0

172.17.0.0

172.17.1.1

172.17.1.2

172.16.1.1

LINK AMTU=1500

PPP64Kbps

LINK BMTU=1000

FR256Kbps

LIGAÇÃO ENTRE COM DIFERENTE CARACTERÍSTICAS.

Ethernet

Router

Router

Ethernet172.20.10.1- 172.20.10.2

172.

21.1

0.1-

172.

20.1

0.2

Desktop System

Desktop System

172.16.0.0

172.17.0.0

172.17.1.1

172.16.1.1

LINK AMTU=1500

PPP64Kbps

LINK BMTU=1000

FR256Kbps

Router

RouterRouter

Token-ring

172.

19.1

.117

2.19

.1.2 LINK C

MTU=1000FR

256Kbps

172.23.10.10 172.23.20.20

172.23.0.0

LIGAÇÃO COM 1/3 PASSOS

TIPOS DE ROTEAMENTO

DIRETO - DE UMA MÁQUINA PARA OUTRA QUANTO AMBOS ESTÃO CONECTADOS NA MESMA REDE FÍSICA OU LÓGICA

INDIRETO - OCORRE QUANDO A MÁQUINA DE DESTINO NÃO ESTÁ CONECTADO DIRETAMENTE NA MESMA REDE FÍSICA OU LÓGICA, FORÇANDO O EMISSOR A PASSAR O DATAGRAMA DIRETAMENTE PARA UM

ROUTER.

Ethernet

Router

Token-ring

Desktop System Desktop System

Desktop SystemDesktop System

CO LIBRI172.16.3.2

CO RVO172.16.5.5

CANARIO172.17.10.34

PARDAL172.17.1.50

172.16.0.0

172.17.0.0

172.16.1.1

172.17.1.1

ROTEAMENTO DIRETO - COLIBRI/CORVO CANARIO/PARDAL

Ethernet

Router

Token-ring

Desktop System Desktop System

Desktop SystemDesktop System

CO LIBRI172.16.3.2

CO RVO172.16.5.5

CANARIO172.17.10.34

PARDAL172.17.1.50

172.16.0.0

172.17.0.0

172.16.1.1

172.17.1.1

ROTEAMENTO INDIRETO - COLIBRI/PARDAL

CORVO/CANÁRIO

DETERMINAÇÃO SE ROTEAMENTO É DIRETO OU INDIRETO

PERGUNTA.

O QUE FAZER PARA DESCOBRIR SE O ENDEREÇO DE DESTINO ESTÁ CONECTADO DIRETAMENTE NA REDE ????

RESPOSTA

ENDEREÇO IP É CONSTITUÍDO DE NETID + HOSTID

PARA VERIFICAR SE O ENDEREÇO DESTINO ESTÁ CONECTADO DIRETAMENTE A REDE, O EMISSOR EXTRAI A PORÇÃO “NETID” DO ENDEREÇO IP DE DESTINO E COMPARA COM A PORÇÃO “NETID” DO PRÓPRIO ENDEREÇO IP.

SE ESTA COMPARAÇÃO FOR VERDADEIRA, O FRAME PODE SER ENVIADO DE FORMA DIRETA, CASO CONTRÁRIO, A ENTREGA DEVE SER EFETUADA DE FORMA INDIRETA.

Ethernet

Router

Token-ring

Desktop System Desktop System

Desktop SystemDesktop System

CO LIBRI172.16.3.2

CO RVO172.16.5.5

CANARIO172.17.10.34

PARDAL172.17.1.50

172.16.0.0

172.17.0.0

172.16.1.1

172.17.1.1

00-2A-DE-12-34-CD

00-4B-45-00-44-78

00-44-67-99-12-C0

00-2A-DE-12-34-CD

PROCESSO DE ENTREGA DE DATAGRAMA DE FORMA DIRETA

1. MAPEAR ENDEREÇO IP PARA ENDEREÇO MAC

1.1 CONSULTA TABELA ARP1.2 ARP REQUEST SE NECESSÁRIO1.3 ARP RESPONSE SE NECESSÁRIO

2. ENCAPSULA O DATAGRAMA EM UM FRAME

3. MANDA O FRAME DIRETAMENTE PARA O DESTINO

PERGUNTA

SE O NETID NÃO ESTÁ NA MESMA REDE, O QUE FAZER COM O DATAGRAMA ??

RESPOSTA.

DIRECIONAR O DATAGRAMA PARA O DEFAULT GATEWAY (DG) QUE IRÁ ENCAMINHAR O DATAGRAMA PARA O LOCAL CORRETO SE POSSÍVEL

DEFAULT GATEWAY

É UM ELEMENTO DA REDE QUE ESTÁ LOCALIZADO NO MESMO SEGMENTO FÍSICO OU LÓGICA, QUE TÊM A FUNÇÃO DE ENTREGAR DATAGRAMAS DA REDE LOCAL PARA OUTRAS REDES E TAMBÉM ENTREGAR DATAGRAMAS VINDO DE OUTRAS REDES PARA A REDE LOCAL.

Ethernet

Router

Token-ring

Desktop System Desktop System

Desktop SystemDesktop System

CO LIBRI172.16.3.2

CO RVO172.16.5.5

CANARIO172.17.10.34

PARDAL172.17.1.50

172.16.0.0

172.17.0.0

172.16.1.1

172.17.1.1

DEFAULT GATEW AY DA REDE 172.16.0.0 É O

ENDEREÇO 172.16.1.1

DEFAULT GATEW AY DA REDE 172.17.0.0 É O

ENDEREÇO 172.17.1.1

DEFAULT G ATEW AY

ENTREGA INDIRETA DO DATAGRAMA.

1. ESTAÇÃO DESCOBRE QUE O ENDEREÇO DE DESTINO NÃO ESTÁ CONECTADO DIRETAMENTE NA REDE

2. MAPEIA ENDEREÇO IP/MAC DO DEFAULT GATEWAY DA REDE.

2.1 CONSULTA TABELA ARP2.2 ARP REQUEST SE NECESSÁRIO2.3 ARP RESPONSE SE NECESSÁRIO

3. ENCAPSULA O DATAGRAMA NO FRAME E MANDA PARA O DG

4. O FRAME CHEGA NO DG

5. O DG PROCESSA O DATAGRAMA E REPASSA PARA O TCP/IP

6. EXTRAI A PORÇÃO DE “NETID” DO ENDEREÇO DE DESTINO

7. O ALGORITMO DE ROTEAMENTO ESCOLHE UM CAMINHO COM BASE NA PORÇÃO “NETID” PARA O PRÓXIMO ROUTER

DIRECIONAR O DATAGRAMA ATÉ O DESTINO, OU SE A REDE ESTIVER DIRETAMENTE CONECTADO, O DATAGRAMA É ENTREGUE DIRETAMENTE.

Ethernet

Router

Token-ring

Desktop System Desktop System

Desktop SystemDesktop System

CO LIBRI172.16.3.2

CO RVO172.16.5.5

CANARIO172.17.10.34

PARDAL172.17.1.50

172.16.0.0

172.17.0.0

172.16.1.1

172.17.1.1

00-2A-DE-12-34-CD

00-4B-45-00-44-78

00-44-67-99-12-C0

00-2A-DE-12-34-CD

ping

172.17.10.34

EXEMPLO DE ROTEAMENTO INDIRETO

FRAMES GERADOS NO ROTEAMENTO INDIRETO

TABELAS DE ROTEAMENTO

PERGUNTA

APÓS RECEBER UM DATAGRAMA VINDO DE UMA ESTAÇÃO, COMO O DG FAZ PARA ENTREGAR O DATAGRAMA SE O NETID DE DESTINO NÃO ESTÁ DIRETAMENTE CONECTADO AO DG ????

EXPANDINDO A

REDE

Ethernet

Token-ring

Desktop System Desktop System

172.18.0.0

Ethernet

Desktop System Desktop System

172.16.0.0 172.17.0.0

CO LIBRI172.16.3.2

00-2A-DE-12-34-CD

ping

172.17.10.34

CANARIO172.17.10.34

00-2A-DE-12-34-CD

00-33-44-55-66-77

172.18.10.10TR34

00-AA-BB-CC-DD-EE172.18.20.20

TR55

22-11-66-77-55-99172.16.1.1

ETH12

77-88-11-44-BB-CC172.17.1.1

ETH44

RouterRouter

ROUTERCISCO

ROUTER

3COM

RESPOSTA

OS ROTEADORES CONSULTAM A TABELA DE ROTAS LOCAL PARA DETERMINAR SE “NETID” DE DESTINO É CONHECIDO.

SE “NETID” CONSTA NA TABELA DE ROTAS, O DATAGRAMA É ENCAMINHADO PARA O SEU DESTINO, CASO CONTRÁRIO, O DG EMITE UMA MENSAGEM DE ERRO PARA A ESTAÇÃO, INDICANDO O DESTINO É INATINGÍVEL POR SER UM “NETID”

DESCONHECIDO.

OS ROTEADORES TROCAM INFORMAÇÕES PARA MANTEREM ATUALIZADA A TABELA LOCAL.

ESTADO INICIAL DOS ROTEADORES.

CONHECEM SOMENTE AS REDES QUE ESTÃO DIRETAMENTE CONECTADAS.

NÃO CONHECEM OUTRAS REDES

NÃO POSSUEM CAPACIDADE DE ROTEAMENTO PARA OUTRAS REDES.

TABELA DE ROTAS APÓS ATUALIZAÇÃO

COMUNICAÇÃO ENTRE COLIBRIxCANÁRIO

01. COLIBRI SEPARA “NETID” DE DESTINO E VERIFICA QUE É NECESSÁRIO ENCAMINHAR O DATAGRAMA PARA O DG DA REDE LOCAL (ROUTER CISCO).

02. MONTAGEM DO DATAGRAMA

03. CONSULTA TABELA ARP

04. ARP REQUEST SE NECESSÁRIO

05. ARP RESPONSE SE NECESSÁRIO

06. EMITE FRAME

07. DG RECEBE FRAME

08. PROCESSA DATAGRAMA

09. SEPARA “NETID” DE DESTINO

10. CONSULTA TABELA DE ROTEAMENTO

11. DESCOBRE O ENDEREÇO DO PRÓXIMO ROTEADOR QUE CONHECE A REDE DE DESTINO (ROUTER 3COM)

12. CONSULTA TABELA ARP

13. ARP REQUEST

14. ARP RESPONSE

15. ENCAPSULA O DATAGRAMA NO FRAME

16. TRANSMITE O FRAME

17. ROUTER 3COM RECEBE O FRAME

18. PROCESSA O DATAGRAMA

19. SEPARA “NETID” DE DESTINO

20. DESCOBRE QUE O “NETID” ESTÁ CONECTADO DIRETAMENTE.

21. CONSULTA TABELA ARP

22. ARP REQUEST SE NECESSÁRIO

23. ARP RESPONSE SE NECESSÁRIO

24. MONTA FRAME

25. ENVIA FRAME

26. CANÁRIO RECEBE FRAME

....

FRAME GERADOS NA COMUNICAÇÃO

NETMASK

O ENDEREÇO IP É CONSTITUIDO DE DUAS PARTES:

TODO O PROCESSO DE ROTEAMENTO É EXECUTADO A PARTIR DE UM NETID.

PERGUNTA:

COMO IDENTIFICAR O NETID A PARTIR DE UM ENDEREÇO IP DADO ?

RESPOSTA:

EXISTE UMA CONFIGURAÇÃO D0 TCP/IP CHAMADO NETMASK(MÁSCARA DE REDE), EM CADA INTERFACE DE REDE, QUE INFORMA UMA MÁSCARA A SER APLICADO SOBRE UM ENDEREÇO, TENDO COMO RESULTADO O NETID.

FUNCIONAMENTO:

O NETMASK GERALMENTE É EXPLICITO DA SEGUINTE FORMA: 255.0.0.0, 255.255.0.0, 255.255.255.0

EM BINÁRIO, O NÚMERO 255 É REPRESENTADO POR UM CONJUNTO DE 8 BITS: 11111111

E O VALOR 0 (ZERO) É REPRESENTADO POR UM CONJUNTO DE 8 BITS: 00000000

UMA MÁSCARA COM O FORMATO 255.255.0.0 FICARIA REPRESENTADO DA SEGUINTE FORMA 11111111. 11111111.00000000. 00000000

OPERAÇÃO E LÓGICO (&).

A OPERAÇÃO E LÓGICO (&) É UMA OPERAÇÃO LÓGICA EXECUTADO ENTRE DOIS NÚMERO BINÁRIOS E RETORNA VERDADEIRO SOMENTE SE OS DOIS MEMBROS VERIFICADOS SÃO VERDADEIROS.

EXEMPLO: 1 & 1 = 1, 1 & 0 = 0, 0 & 1 = 0, 0 & 0 = 0

SEPARANDO HOSTID E NETID UTILIZANDO A OPERAÇÃO E LÓGICO (&)

SUBNET

SUBNET - É O PROCESSO QUE OCORRE QUANDO UTILIZAMOS UMA PARTE DA ÁREA DE HOST PARA EXPANDIR O NÚMERO DE REDES.

Ethernet

Ethernet

Router

172.16.10.0255.255.255.0

172.16.20.0255.255.255.0

MÁSCARA NATURAL.

I C M P

PROTOCOLO ICMP (INTERNET CONTROL MESSAGE PROTOCOL)

MECANISMO UTILIZADO ENTRE HOSTS E GATEWAYS PARA COMUNICAÇÃO DE CONTROLE E FALHAS NA REDE.

EXEMPLOS.

REDE CONGESTIONADA HOST DESCONECTADO DA REDE TTL EXPIRA FRAGMENTAÇÃO NEGADA

OBSERVAÇÕES.

O PROTOCOLO ICMP NÃO PROVE RECURAÇÃO DE ERROS, MAS APENAS INFORMA AO HOST ORIGINADOR.

A AUSENCIA DE UMA MENSAGEM ICMP NÃO IMPLICA NA ENTREGA CORRETA DO DATAGRAMA.

O ICMP É UTILIZADO PRINCIPALMENTE PARA DEPURAÇÃO DA OPERAÇÃO DA REDE.

ENCAPSULAMENTO ICMP

DESCRIÇÃO DOS CAMPOS ICMP

FORMATO DE UM PACOTE ICMP

A ÁREA DE DADOS DEPENDE DO TIPO DE MENSAGEM, MAS EM GERAL, CONTÉM O CABEÇALHO IP DA MENSAGEM PERDIDA E SEUS PRIMEIROS 64 BITS DE DADOS

TIPO DE MENSAGENS ICMP TIPO DESCRIÇÃOT0 Echo Reply (Ping)3 Destination Unreachable5 Redirect (change a route)8 Echo Request11 Time Exceeded for Datagram

EXEMPLOS DE MENSAGENS ICMP

PING - ECHO REQUEST - ECHO REPLY

EXEMPLOS DE MENSAGENS ICMP

DESTINO INATINGÍVEL

Códigos para mensagem de endereço inatingível

Code Description Descrição0 Network Unreachable1 Host Unreachable2 Protocol Unreachable3 Port Unreachable4 Fragmentation Needed and DF set5 Source Route failed6 Destination Network unknown7 Destination Host unknown8 Source host isolated9 Comunication with destination network administratively prohibited10 Comunication wiht destination host administratively prohibited11 Network unreachable for type of service12 Host unreachable for type of service

INDICAÇÃO DE TEMPO DE VIDA ESGOTADO (TTL)

Descrição de Código

Code Descrição

0 Time-to-live count exceeded1 Fragment reassembly time exceed

TCP/UDP

COMO FUNCIONA UM SISTEMA DE CX POSTAL.

UM CIDADÃO JOSÉ DA SILVA ALUGA UMA CX POSTAL DO CORREIO QUE POSSUI A INDENTIFICAÇÃO 23;

O CORREIO SABE QUE A CX POSTAL 23 PERTENCE AO JOSÉ DA SILVA

O JOSÉ DA SILVA DIVULGA PARA TODO MUNDO QUE CARTAS ENDEREÇADAS A ELE DEVEM SER ENDEREÇADO PARA A CX POSTAL 23

IDENTIFICANDO O DESTINO FINAL. EM UM AMBIENTE MULTIPROGRAMADO, UM PROGRAMA EM EXECUÇÃO É UM PROCESSO E DESTA FORMA POSSUI UMA IDENTIFICAÇÃO PERANTE O SISTEMA OPERACIONAL.

UMA MENSAGEM TEM COMO DESTINO FINAL, UM PROCESSO QUE É EXECUTADO EM ALGUMA MÁQUINA DA REDE.

PROBLEMAS QUE OCORREM COM OS PROCESSOS PODEM SER:

- UM PROCESSO PODE TRAVAR- NECESSITAMOS RECARREGAR O

PROCESSO PARA VALIDAR MODIFICAÇÕES- SISTEMA OPERACIONAL TRAVA.

A SOLUÇÃO PARA OS PROBLEMAS ANTERIORES É UTILIZAR UM SISTEMA DE CAIXA POSTAL, ONDE TODAS AS MENSAGENS QUE CHEGAM SÃO DEPOSITADAS E A SEGUIR ENVIADAS PARA O PROCESSO DE DESTINO.

A CAIXA POSTAL CORRESPONDE AO ENDEREÇO FIXO DO PROCESSO, INDEPENDENTE QUAL SEJA A IDENTIFICAÇÃO DO PROCESSO DENTRO DO SISTEMA OPERACIONAL.

A SOLUÇÃO PARA OS PROBLEMAS.

EXEMPLO DE UM SISTEMA DE CX POSTAL

SITUAÇÃO 1

EXEMPLO DE UM SISTEMA DE CX POSTAL

SITUAÇÃO 2

O PROTOCOLO TCP/UDP UTILIZAÇÃO O CONCEITO DE CX POSTAL (PORT) PARA RECEBER OS PACOTES E ENTREGA-LOS AO PROGRAMA.

CADA PORT ESTÁ ASSOCIADO UM ÚNICOPROCESSO.

CADA PORT É IDENTIFICADO POR UM INTEIRO POSITIVO

O ACESSO A PORTA É FEITO DE FORMA SÍNCRONA E BLOCANTE.

AS PORTAS SÃO BUFFERIZADAS EM UMA FILA FINITA PARA POSTERIOR PROCESSAMENTO

PARA COMUNICAR COM UMA PORTA REMOTA , O EMISSOR NECESSITA SABER O ENDEREÇO IP E O PORT NUMBER DE DESTINO.

COMUNICAÇÃO ENTRE DOIS PROCESSOS ATRAVÉS DE PORT

USER DATAGRAMA PROTOCOL

U D P

CARACTERÍSTICAS GERAIS - UDP

FORNECE O MECANISMO DE PORT PARA DISTINGUIR MULTIPLOS PROGRAMAS QUE EXECUTAM NA MESMA MÁQUINA.

CADA MENSAGEM UDP CONTÉM O PORT NUMBER DE ORIGEM E DESTINO, TORNANDO POSSÍVEL QUE O SOFTWARE UDP ENTREGUE A MENSAGEM NO LOCAL CORRETO

UDP UTILIZA A MESMA SEMANTICA DO IP, OU SEJA, NÃO-CONFIABILIDADE, ENTREGA DE DATAGRAMA SEM CONEXÃO

CARACTERÍSTICAS GERAIS - UDP

NÃO USA ACK PARA CONFIRMAR A CHEGADA

DA MENSAGEM

NÃO ORDENA MENSAGENS VINDO.

NÃO PROVE “FEEDBACK” PARA CONTROLAR A VAZÃO DE INFORMAÇÃO ENTRE AS DUAS MÁQUINAS.

AS MENSAGENS PODEM SER PERDIDAS DUPLICADAS OU CHEGAR FORA DE ORDEM.

CARACTERÍSTICAS GERAIS - UDP

UMA APLICAÇÃO QUE UTILIZA UDP ACEITA TOTAL RESPONSABILIDADE POR MANIPULAR PROBLEMAS DE CONFIABILIDADE, INCLUINDO MENSAGEM PERDIDA, ATRASO, ENTREGA FORA DE ORDEM E PERDA DE CONECTIVIDADE

EXEMPLO DE PROGRAMA QUE FAZ CONTROLE DE SEQUÊNCIA

Estrutura de dados

struct mensagem{ int sequência; char msg [4096];}

observação:

sequência == -1 indica erro de sequência ----

FUNÇÃO QUE RECEBE UM PACOTE

receber ( struct mensagem *buffer ){ rcv (buffer)

if ( buffer.sequência != sequência_esperado ) then buffer.sequencia = -1; envia ( buffer ); /* envia mensagem de conf. */ }

FORMATO DO PACOTE UDP

DESCRIÇÃO DE CAMPOS DA MENSAGEM UDP

CAMPO DESCRIÇÃO

SOURCE PORT PORTA ORIGEMDESTINATION PORT PORTA DE DESTINOMESSAGE LENGTH COMPRIMENTO DO

DATAGRAMA INCLUINDO CABEÇALHO E DADOSCHECKSUM É OPCIONAL

PORTAS RESERVADAS NO PROTOCOLO UDP

TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL

(TCP)

COMO PROVER CONFIABILIDADE NA ENTREGA

DE UMA DATAGRAMA ????

RESPOSTA....

O RECEPTOR DA MENSAGEM DEVE DEVOLVER UMA RESPOSTA DE CONFIRMAÇÃO DE CHEGADA DE MENSAGEM.

O EMISSOR DEVE AGUARDAR UMA RESPOSTA DO RECEPTOR.

MECANISMO DE CONFIABILIDADE

PERDA DE PACOTE

DUPLICAÇÃO DE PACOTE

MELHORANDO A UTILIZAÇÃO DO MEIO.

NECESSIDADE DE ENTREGA CONFIÁVEL.

PARA A TRANSFERÊNCIA DE GRANDES QUANTIDADES DE DADOS, UTILIZANDO O SISTEMA DE ENTREGA SEM CONEXÃO E SEM CONFIABILIDADE, É NECESSÁRIO PROGRAMAR A DETECÇÃO E RECUPERAÇÃO DE ERROS EM CADA APLICAÇÃO.

POUCOS DESENVOLVEDORES DE APLICAÇÃO POSSUI O CONHECIMENTO TÉCNICO PARA ISSO.

PESQUISADORES DESENVOLVERAM UM PROTOCOLO DE USO GERAL QUE GARANTE UMA ENTREGA CONFIÁVEL, ISOLANDO A APLICAÇÃO DE DETALHES DE REDE.