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Introdução às redes de computadores

Prof. esp. César Felipe

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2 Introdução à rede de computadores

Conceito:

Uma rede de computadores tem por finaldade possibilitar que dois ou mais computadores possam trocar dados de maneira mais rápida, sem a necessidade da utilização de unidades de armazenamento removíveis como, por exemplo, disquetes.

Outra finalidade de uma rede de computadores, é possibilitar que os recursos de rede possam estar acessíveis e disponíveis para os demais computadores, sem a necessidade de conectar diretamente a cada um deles o recurso como, por exemplo, uma impressora, um scanner, a internet, etc

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Genericamente, como funciona uma rede?

A comunicação entre os computadores funciona de forma bem semelhante a nossa maneira de trocar informações.

Desta forma, quando queremos nos comunicar com uma pessoa, algumas regras são estabelecidas, tais como:

1. O idioma que será utilizado

2. A velocidade com a qual iremos falar

3. O assunto que será falado (conteúdo da conversa)

4. Quem irá falar, em que momento irá falar, e a pessoa que estará ouvindo



Exemplificando no mundo real o funcionamento de uma rede:

1. A pessoa que fala, é o remetente da informação, a pessoa que escuta, o destinatário, quando conversamos, direcionamos a conversa para alguém, ou para um grupo de pessoas.

2. Se falarmos muito rapido, ou lento demais, pode ser que a pessoa acabe não conseguindo entender o que estamos falando.

3. Se falarmos em outro idioma, a pessoa com quem estamos trocando dados, poderá não nos entender.

4. Se falarmos sobre algum assunto que contenha conteúdo que a pessoa não domine, poderemos não ser entendidos também.



Em resumo:

Os computadores contém um conjunto de regras que gerenciam a maneira como irão trocar informação.

Assim, toda a troca de dados entre os computadores que participam da transmissão devem manipular e amoldar as informações dentro de uma forma já pré-definida, que será facilmente entendida pelo computador que estará recebendo o dado transmitido por outro.

Este conjunto de “regras” é chamado de protocolo. Um protocolo, mesmo em nossa vida real, é um conjunto de procedimentos pre-definidos que devem ser seguidos para se fazer alguma coisa.



Resumidamente, em termos mais tecnicos, uma transmissão de dados é:

Usando como exemplo um arquivo, quando este está sendo transmitido para outro computador, ele não é “enfiado” todo dentro do cabo de rede e enviado para o outro computador.

Este arquivo é dividido em pequenos pedaços e, em cada pedaço desses, uma grande quantidade de informações extras são adicionadas, com a finalidade de controlar toda a transmissão desde um início, quando o primeiro pedaço é enviado, até o ultimo pedaço.

Estes “pedaços” do arquivo vão chegando ao destino, onde vão sendo montados um a um, até que o arquivo esteja novamente montado e completo.



Resumidamente, em termos mais tecnicos, uma transmissão de dados é:

(continuação)

Os dados conseguem ser montados com sucesso pelo computador que os recebe, graças às informações extras que o computador remetente adicionou a cada pedaço que era transmitido.

Estas “informações extras” são: o endereço do remetente, do destinatário, o numero do pedaço, um calculo de integridade para evitar erros, entre outras.

Por fim, cada pedaço deste é enviado entre os computadores dentro de uma entidade, que é conhecida como PORTADORA.



Portadora

Como dito anteriormente, uma portadora é responsável por transportar os dados que estão sendo transmitidos + as informações de controle, conforme ilustração abaixo:



Portadora (continuação)

Obviamente a ilustração anterior é mero desenho didático, na verdade, uma portadora tem a seguinte estrutura:


10 Rede de computadores

Modelo OSI e modelo TCP/IP

A ilustração que acabamos de ver, para ser “construída” passa por uma série de tratamentos, que podem ser melhor explicados através da utilização de modelos, que são divididos em camadas. A finalidade de cada camada é a de fornecer uma parte da “informação extra”, que é utilizada para controle da transmissão como um todo. Estes dois modelos são:

1. Modelo OSI (Dividido em sete camadas)

2. Modelo TCP/IP (Dividido em quatro camadas)

Obs.: Estes modelos são conceituais e tem finalidade didática, apenas.



Modelo OSI e modelo TCP/IP (continuação)

Modelo OSi e TCP/IP expostos

para comparação:



Função de cada camada

Cada uma das camadas apresentadas, tem a finalidade de trara o dado que está sendo transmitido com uma “informação extra”, a qual chamamos de cabeçalho, resumidamente são estas suas funções:

Aplicação (camada 7): é representada pela propria interface do programa, e sua função é adicionar à portadora sua porção de informação. No caso do internet explorer que inicia o pedido de uma página de internet, a função é a de colocar na potadora o pedido de conteúdo de uma determinada página, que iniciará todo o processo de carregamento do conteúdo da página solicitada



Função de cada camada (continuação)

Apresentação (camada 6): Responsável por comprimir os dados que vem da camada de aplicação, bem como providenciar a criptografia dos dados que serão transmitidos, se for o caso.

Sessão (camada 5): Negocia o sincronismo da transmissão entre as partes

Transporte (camada 4): Introduz informações como a numeração do pacote e dados de controle que visam organizar a remontagem destes pelo computador destinatário.



Função de cada camada (continuação)

Rede (camada 3): Insere informações como o endereço IP do destinatário e do rementente do pacote.

Enlace (camada 2): Responsável por fazer calculos de integridade dos dados (hash) e descarte da portadora, caso este calculo não esteja correto.

Fisica (camada 1): Trata a portadora, transformando-a em uma sequência de bits que serão enviadas através do meio no qual o computador estiver conectado (cabo de rede, ar, fibra otica, etc).



Resumo sobre modelo OSI e TCP/IP

Observem que não falamos sobre o modelo TCP/IP. O motivo? É desnecessário falar sobre o modelo TCP/IP, uma vez que apenas algumas camadas do modelo OSI foram concentradas para uma unica camada do modelo TCP/IP, conforme explicado anteriormente.

O ato de adição de tratamento especifico por cada camada à portadora é conhecido como encapsulamento. Assim, conforme a portadora vai passando por cada camada, vai sofrendo o encapsulamento de informações, até ser transmitida.



Inicio do estudo das camadas

Apesar de termos sete camadas que podem ser abordadas, iremos elerge para estudo as mais importantes, que são:

1. Aplicação

2. Transporte

3. Rede



Camada de aplicação:

Em cada uma das sete camadas temos protocolos específicos trabalhando, mas na camada de aplicação, dentre inumeros, temos os seguintes:

1. HTTP, HTTPS (Para transmissão de conteúdo de páginas de internet)

2. DNS (Para resolução de nomes de hosts em endereços IP, vice-e-versa)

3. DHCP (Para obtenção de endereços IPs de forma dinâmica)

4. TELNET e SSH (Para controle remoto de outros hosts através de linha de comando)

5. RDP (Para controle remoto de outros hosts através de interface gráfica)



Camada de transporte

Nesta camada temos os principais protocolos: TCP e o UDP

TCP – responsável por controlar transmissões que precisam ser todos os pacotes entregues ao destinatário de forma íntegra e que devem ser remontados na ordem correta. Este protocol é o responsável por esta parte, adicionando a cada pacote e a cada tipo de transmissão identificadores únicos e sequenciados, que serão utilizados pelo computador receptor na hora da montagem da informação que está sendo transmitida.



Camada de transporte (continuação)

UDP – responsável por controlar transmissões que não precisam ter os dados recebidos de forma íntegra e que precisam de maior velocidade durante a transmissão, como é o caso de transmissão de fluxo de streaming (som e video). Tal fluxo é bastante conhecido e usado pelos usuários, quanto utilizamos sites como youtube ou video-conferencias, onde percebemos que falhas no video e no som ocorrem, sem que reflita substancialmente no resultado final da transmissão.




Os protocolos da camada de transporte também são responsáveis por encapsular à portadora na porta de destino e de origem na qual a conexão deverá ser estabelecida, com base no protocolo que foi utilizado na camada de aplicação. É com base nesta tal ”porta” o computador sabe para qual aplicação (programa) a dado que está chegando deve ser entregue. Cada protocol utiliza, por padrão, uma porta específica, e isto ocorre em respeito a normas internacionais que já foram definidas, e que podem ser obtidas no site do IETF ou da IANA, organizaçao mundial que criada para tratar deste assunto.




Para se ter uma idéia, segue uma listagem resumida de algumas portas:

HTTP (porta 80), HTTPS (porta 443), DNS (porta 53), DHCP (porta 67 E 68), TELNET (porta 23), SSH (porta 22), FTP (porta 20 e 21), imap (porta 143), POP3 (porta 110, SMTP (porta 25 / 587), NETBIOS (Porta 137), etc



Camada de rede

A camada de rede é responsável por adicionar informações referentes ao endereçamento de destino e origem do pacote, dentre outras informações.



Camada de rede (continuação)




Versão: Informa a versão do IP (IPv4 ou IPv6)

Hlen: Informa o tamanho do cabeçalho IP (Header Length)

TOS: Usado para diferenciar o tipo de dado dentro do pacote (Voip, P.e)

Total Length: Tamanho do pacote com cabeçalho + dados (Varia de 20bytes a 65.535)

ID: Não é mais usado por motivos de segurança

Flags: Usado para controlar e identificar os fragmentos (0 – reservado, 1 – não fragmentar, 2 – mais fragmentos)

Offset: informa o numero do fragment com base desde o inicio para possibilitar sua remontagem




TTL: Tempo de vida do pacote até que seja descartado, para cada roteador por onde passar seu valor é decrescido em 1 unidade

Protocol: Informa o tipo de protocol que esta sendo transportado. (Ex.: 88 -0x58 - EIGRP / 6 - 0x06 – TCP / 1 - 0x01 – ICMP

Checksum – verificação de integridade do pacote



Estudo do cabeçalho DNS

Todo protocolo tem sua estrutura que é montada de um jeito todo exclusive, que leva em conta as informações que ele transporta. Veja o caso do DNS:



Estudo do cabeçalho DNS (continuação)

ID: Identifica qual foi o programa que fez a consulta

QR: Identifica se o pacote contem uma consulta ou resposta (0 = consulta / 1 = resposta)

Opcode: identifica o tipo de consulta do pacote (direta ou reversa)

AA: Resposta autoritativa

TC: Dados truncados, com erro. Consulta deve ser refeita.

RD: Significa que a pesquisa pode ser recursiva a outro servidor

RA: Significa que o servidor poderá fazer consultas recursivas

Z: Reservado para uso future

Rcode: Codigo da resposta: 0 – Sem erros / 1 – servidor nao conseguiu processor consulta / 2 – falha no servidor / 3 – sem registro no BD / 4 – O servidor não suporta a consulta feita / 5 – Servidor se recusou a executar a consulta por questões de segurança.



Estudo do pacote-pesquisa DNS

Estrutura:



Estudo do pacote-pesquisa DNS (continuação)

Qname: Nome de host/dominio que esta sendo consultado

Qtype: Tipo de pesquisa (A – host IPv4 / AA – Host IPv6 / MX – servidor de email / NS – servidores de nomes / CName – Nome canonico

Qclass: Identifica o tipo de pesquisa, se é endereço de internet ou privado.



Estudo do pacote-resposta DNS



Estudo do pacote-resposta DNS (continuação)

Name: Informa o nome que foi consultado

Type: Se a resposta é tipo A (0x0001), NS (0x0002), MX (0x000f), CName (0x0005), etc

Class: Tipos de classe, se é privado ou public.

TTL: O tempo de vida em segundos que a resposta pode ser guardada em cache.

RDLenght: O tamanho do pacote de resposta

Rdata: Reply data – dados de resposta, com a resposta à consulta.



Agora que já tivemos uma breve introdução a parte “avançada” sobre a comunicação entre computadores, vamos aprender mais sobre endereçamento IP, switches e roteadores.

Para isto, acesse:

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