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Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006)

Tecnologias Ethernet e IPTecnologias Ethernet e IP

Prof. Edgard Jamhour

email: [email protected]

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

Módulo 1Módulo 1

• I) Introdução ao Ethernet

• II) Aquitetura IP

• III) Integração de Ethernet e IP

• IV) Modelo em Camadas TCP/IP

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I – Introdução ao EthernetI – Introdução ao Ethernet

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Evolução do EthernetEvolução do Ethernet

• 1970 - 1976 – Xerox Corporation– Robert Metcalfe

– Artigo: “Ethernet: Distributed Packet-Switching For Local Computer Networks”

– 3 Mbps

– CSMA/CD: Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection

• 1980 – Xerox, Digital, Intel– Robert Metcalfe fundou a 3Com

– Ethernet I: não mais usado

– Ethernet II: formato DIX (DEC, Intel, Xerox)

– Padrão proposto em 10 Mbps

• 1985– ANSI/IEEE 802.3

– Formato do quadro: IEEE 802.3 LLC

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QUADROS ETHERNET IIQUADROS ETHERNET II

• O quadro (frame) é a menor estrutura de informação transmitida através de uma rede local.

DA SA DADOS

FCS

FECHOCABEÇALHO

ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO (6 bytes)

ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM (6 bytes)

Length/Type

46 – 1500 bytes

TIPO ou TAMANHO (2 bytes)

FRAME CHECK SEQUENCE (4 bytes)

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2

11

3

4

5

6

7

processotransmissor

7

dados76

dados765

dados7654

dados7653

dados7654

4

32

dados7654321

2

E 1

2

11

3

4

5

6

7

processoreceptor

dados7

dados76

dados765

dados7654

dados7653

dados7654

4

32

dados7654321

2

E 1

dados dados

PPDU

SPDU

TPDU

NPDU

DL-PDU

APDUdados

0 1 0 0 1 0 0 ...

pacote

quadro

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Comunicação no Modelo OSIComunicação no Modelo OSI

AplicaçãoAplicação

Apresentação

Sessão

TransporteTransporte

RedeRede

Enlace de DadosEnlace de Dados

FísicaFísica

AplicaçãoAplicação

Apresentação

Sessão

TransporteTransporte

RedeRede

Enlace de DadosEnlace de Dados

FísicaFísica

protocolo aplicação

protocolo apresentação

protocolo sessão

protocolo transporte

protocolo rede

protocolo enlace

protocolo da camada física

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AplicaçãoAplicação

Apresentação

Sessão

TransporteTransporte

RedeRede

Enlace de DadosEnlace de Dados

FísicaFísica

Camadas do Modelo OSI

Gateway de Aplicação

Router

Ponte, Switch

Hub, Repetidor

Ethernet, PPP, HDLC

IP, IPX, OSPF

TCP, SPX, NetBEUI

HTTP, FTP,, DNS,DHCP, etc

bit

quadro

pacote

segmento

JPEG, MPEG, etc

RPC, NFS, SQL, etc

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Padrões IEEE 802.3Padrões IEEE 802.3

• A camada de enlace é dividida em 2 sub-camadas

– Camada LLC: Logical Link Control– Camada MAC: Medium Access Control

AplicaçãoAplicação

Apresentação

Sessão

TransporteTransporte

RedeRede

Enlace de Enlace de DadosDados

FísicaFísica Physical (PHY)Physical (PHY)

Media Access (MAC)Media Access (MAC)

Logical Link ControlLogical Link Control(LLC)(LLC)

IEEE 802.3

IEEE 802.2

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Quadro EthernetQuadro Ethernet

• Os quadros Ethernet incluem informações de preâmbulo utilizados para sincronização e delimitação dos quadros.

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Tipos de Quadros EthernetTipos de Quadros Ethernet

• A máxima unidade transportável em quadros Ethernet (MTU) é 1500 bytes.

• Dois tipos de quadros Ethernet são utilizados.– Formato DIX: Utiliza o campo Type– Formato IEEE 802.x LLC: Utiliza o campo Length

• Valores até 1500:– O quadro é do tipo IEEE 802.x, e o significado do campo é

Tamanho

• Valores acima de 1500– O quadro é do tipo Ethernet II, e o significado do campo é Tipo– Exemplos: 0x0806 ARP, 0x0800 IP

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A camada LLCA camada LLC

• A camada LLC introduz um nível adicional de endereçamento, permitindo a multiplexagem de vários protocolos sobre a camada MAC.

• O cabeçalho LLC pode ser seguido do cabeçalho SNAP (Subnetwork Access Protocol) que inclui um campo com a mesma função que o Ethertype do formado DIX.

IEEE Organizationally Unique Identifier

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Endereço MACEndereço MAC

• O padrão IEEE 802 define 2 formas de endereçamento MAC– endereços administrados localmente

• Quem instala a placa de rede.

– endereços universais• OUI (Organizationally Unique Identifier).

1 2 3 4 5 6

OUI Número deSérie

Exemplos de OUI:

XEROX00-00-00 a 00-00-09

CISCO00-00-0C

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Endereços MACEndereços MAC

• Endereços MAC podem ser individuais ou em grupo.• Endereços de grupo podem ser

– broadcast (FF-FF-FF-FF-FF-FF) ou mulitcast (e.g. 01-00-5E-XX-XX-XX)

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Multicast para Protocolos PadronizadosMulticast para Protocolos Padronizados

• The following 48-Bit Universal Address Block has been allocated for use by standard protocols:

• 0X-80-C2-00-00-00 to 0X-80-C2-FF-FF-FF– X = 0 (unicast)

– X = 1 (grupo)

• IEEE 802.1D MAC Bridge Filtered MAC Group Addresses: – 01-80-C2-00-00-00 to 01-80-C2-00-00-0F;

– Não encaminhados por bridges IEEE 802.1D.

• Standard MAC Group Addresses: – 01-80-C2-00-00-10 to 01-80-C2-FF-FF-FF;

– Encaminhados por bridges IEEE 802.1D.

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Princípio do EthernetPrincípio do Ethernet

• A tecnologia de redes locais (Ethernet) baseia-se no princípio de comunicação com broadcast físico.

A B C

B A DADOS

quadro

FCS

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Recepção: Filtragem de EndereçosRecepção: Filtragem de Endereços

MAC

ENLACE/FÍSICAENLACE/FÍSICA

REDEREDE

IP

MACD = PLACA DE REDE LOCALMACD = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF)MACD = MULTICAST (01.5E …)

MACD MACO DADOS FCS

INTERRUPÇÃO

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Transmissão: CSMA/CDTransmissão: CSMA/CD

Meio Livre

?

Iniciar Transmissão

S

Houve Colisão

?

Continuar até atingir o tamanho

mínimo

NAguarda o meio

ficar livre

Informa Sucesso para Camadas

Superiores

Espera um tempo

aleatório

Número de

Tentativas Esgotado

?

Informa Falha para Camadas

Superiores

S

N

S

N

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ETHERNET NÃO COMUTADAETHERNET NÃO COMUTADATempo para acesso a rede aumenta com o número de terminais.Tempo para acesso a rede aumenta com o número de terminais.

A B C

ESCUTANDO ESCUTANDO

quadros na fila de espera

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ETHERNET NÃO COMUTADAETHERNET NÃO COMUTADATaxa de ocupação máxima diminui com a distância entre os Taxa de ocupação máxima diminui com a distância entre os

terminaisterminais

• O tempo de propagação entre as estações afeta a taxa de ocupação máxima da rede.

A

B

A TRANSMITE

B TRANSMITEB RECEBE

tempo para o sinal ir de A para B

A RECEBE

T

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ExemploExemplo

• Quadro de 100 bit e Taxa de Transmissão = 10 Mbit/s: – Tempo para transmitir um quadro T = 10 10-6 s

• Velocidade de propagação no meio: 200 000 Km/s– Tempo de propagação: t = 1 10-6 s para 200 m– Tempo de propagação: t= 10 10-6 para 2 Km

L

A B

eficiência = T/(T+t)

eficiência200m = 91%91%

eficiência2Km = 50%50%

eficiência100Mbits e 2Km = 9,1%9,1%

HALF-DUPLEX

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ETHERNET NÃO COMPUTADAETHERNET NÃO COMPUTADAExiste possibilidade de colisãoExiste possibilidade de colisão

A

A

C

A TRANSMITE

C TRANSMITE

RECEBIDO DE A

RECEBIDO DE C

COLISÃO DETECTADA POR A

B C

COLISÃO DETECTADA POR C

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ExemploExemplo

• eficiencia = 1/(1 + 6,44t/T)– t: tempo de propagação

• L = 200m então t=1 10-6s

– T: tempo para transmitir o quadro• T = 10 10-6 s (quadro de 100 bits a 10 Mbits/s)

L

A B

eficienciaL=200m = 60,8 %60,8 %

eficienciaL=2Km = 13,4%13,4%

eficienciaL=2Km e 100Mbits/s = 1,52 %1,52 %

HALF-DUPLEX

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LIMITAÇÕES DAS LANS NÃO COMUTADASLIMITAÇÕES DAS LANS NÃO COMUTADAS

• O NÚMERO DE COMPUTADORES É LIMITADO – Como apenas um computador pode transmitir de cada vez, o

desempenho da rede diminui na medida em que muitos computadores são colocados no mesmo barramento.

• A DISTÂNCIA ENTRE OS COMPUTADORES É LIMITADA– Para evitar colisões, os computadores “escutam” o barramento

antes de transmitir, e só transmitem se o barramento estiver desocupado.

– Quanto maior a distância entre os computadores, maior a chance de ocorrer colisões no barramento, levando a rede para um estado de colapso e baixo desempenho.

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HUBSHUBS

• Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos.

HUBHUB

C A C A C A

A B C

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Repetidor: BIT

amplitude

distância

fibra

cobre

repetidor

1 0 1 0 1 1 0 1 0 1

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Hub: Bit

Hub

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Operação Half-DuplexOperação Half-Duplex

• O tamanho mínimo do quadro está relacionado com o máximo diâmetro de colisão.• O quadro deve ser suficientemente grande para que a colisão seja detectada pelo

transmissor antes que a transmissão termine.• Isso impõe limitações ao tamanho mínimo de um quadro ou a máxima distância de

operação.

Parameter 10 Mbps 100 Mbps 1000 Mbps

Minimum frame size 64 bytes 64 bytes 520 bytes1 (with extension field added)

Maximum collision diameter, DTE to DTE

100 meters UTP 100 meters UTP 412 meters fiber

100 meters UTP 316 meters fiber

Maximum collision diameter with repeaters

2500 meters 205 meters 200 meters

Maximum number of repeaters in network path

5 2 1

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ETHERNET COMUTADA: SWITCHETHERNET COMUTADA: SWITCH

• Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos.

A B C

SWITCHSWITCH

1 2 3C A

PORTA COMPUTADOR

1 A

A CA C

C A C A 3 C

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SWITCHSWITCH

• Os switchs são dispositivos capazes de segmentar a rede local analisando os endereços físicos. Permitem também interligar dispositivos que trabalham com velocidades de transmissão diferentes.

A B C

SWITCHSWITCH

HUBHUB

D E F

HUBHUB

G

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Operação em Full-DuplexOperação em Full-Duplex• O modo de operação em full-duplex é bem mais simplex que a operação half-duplex,

pois não existe necessidade de controlar o compartilhamento do meio.• O quadros podem ser transmitidos em um fluxo contínuo, mas há necessidade de

respeitar-se um intervalo mínimo entre frames (IFG – InterFrame Gap).• A operação full-duplex inclui a implementação do controle de congestionamento por

hardware.

Flow Control

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AutonegociaçãoAutonegociação

Selection Level Operational Mode Maximum Total Data Transfer Rate (Mbps)1

9 1000Base-T full-duplex 2000

8 1000Base-T half-duplex 1000

7 100Base-T2 full-duplex 200

6 100Base-TX full-duplex 200

5 100Base-T2 half-duplex 100

4 100Base-T4 half-duplex 100

3 100Base-TX half-duplex 100

2 10Base-T full-duplex 20

1 10Base-T half-duplex 10

• A auto-negociação ocorre na inicialização do link:– O nó envia uma mensagem de anuncio, com sua versão de Ethernet e

capacidades opcionais.– Reconhece o recebimento dos modos operacionais compartilhados pelas

NICs– Rejeita os modos operacionais que não são compartilhados– Configura sua NIC com o maior modo operacional que ambas as placas

podem suportar.

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Prática - 1Prática - 1

• Comandos Básicos– show interfaces– show interfaces interface-id– show mac address table dynamic– show mac address table aging-time

• Verifique:– Mecanismo de aprendizagem do switch– Atualização da tabela MAC em caso de reconfiguração

(troca de cabos)

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Prática - 2Prática - 2Verificar tabela MAC nos SwitchesVerificar tabela MAC nos Switches

SWITCHSWITCH

SWITCHSWITCH SWITCHSWITCH

A B C D

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Prática – 3Prática – 3Verificar tabela MAC nos SwitchesVerificar tabela MAC nos Switches

SWITCHSWITCH

SWITCHSWITCH SWITCHSWITCH

A B C D

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Prática – 4Prática – 4Verificar tabela MAC nos SwitchesVerificar tabela MAC nos Switches

SWITCHSWITCH

SWITCHSWITCH SWITCHSWITCH

A B C D

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BroadCast e Multicast EthernetBroadCast e Multicast Ethernet

• Por default, quadros transmitidos com endereços de destino multicast desconhecidos ou endereços broadcast são encaminhados para todas as portas do switch.

A B C

SWITCHSWITCH

1 2 3FF

A

PORTA COMPUTADOR

FF

AFF

A

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LANS VirtuaisLANS Virtuais

• SEGMENTO = Domínio de Colisão– Os computadores de um Hub estão no mesmo segmento físico.

• VLAN = Domínio de Broadcast– O tráfego de broadcast pode passar de uma VLAN para outra apenas

através de um roteador.

A

SWITCH

B

C

D

FF.FF.FF.FF.FF.FF

FF.FF.FF.FF.FF.FF

FF.FF.FF.FF.FF.FF

E

A,B,C: VLAN 1

D,E: VLAN 2

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Interligação de SwitchesInterligação de Switches

SWITCH SWITCH

SWITCH

A

B C

D

E

VLAN 1,2,3VLAN 1,2,3

VLAN 1,2,3VLAN 1

VLAN 2 VLAN 2

VLAN 3

VLAN 2

TRUNKACCESS

Interface Trunk: Tráfego de Várias VLANsIEEE 802.1Q

Interface de Acesso: Tráfego de uma única VLAN

IEEE 802.3

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

Modos das Portas de SwitchModos das Portas de Switch

• As portas de um switch pode trabalhar em dois modos:– Modo Access

• Cada porta do switch pertence a uma única VLAN.• Quadros Ethernet: Formato Normal.

– Modo Trunk• O tráfego de múltiplas VLANs é multiplexado em um único link

físico.• Usualmente interconectam switches.• Quadros Ethernet: formato especial (VLAN).• Apenas computadores com placas especiais podem se

conectar a essas portas.

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Protocolos TrunkProtocolos Trunk

• Os quadros nas interfaces Trunk são formatados em quadros especiais para identificar a quais LANs eles pertencem.

• O IEEE 802.1Q é um protocolo para interface Trunk.

DESTINO ORIGEM CFI Dados CRC

6 Bytes 6 Bytes

Esses campos são removidos quando o quadro é enviado para

uma interface do tipo access.

TYPE

2 Bytes

PRIO

3 Bits

VLAN ID

1 Bit 12 Bits

PRIO: IEEE 802.1 PCFI: Canonical Format Indicator

• 0 em redes Ethernet

TYPE

2 Bytes

0x8100

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

Configuração das Portas do SwitchConfiguração das Portas do Switch

• 1) Entrar em modo terminal:– configure terminal

• 2) Selecionar uma interface– interface Gi1/0/1 ou interface Fa0/1

– interface range Gi1/0/1 – 10

• 3) Executar comando de configuração:– speed auto

– duplex auto

– flowcontrol receive on

– mdix auto

• 4) Sair do modo terminal– end

• 5) Mostrar configuração– show interfaces

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Auto-MDIXAuto-MDIX

• Auto-MDIX: Automatic Medium-Dependent Crossover

switch hostCabo paralelo

(straight through)

switch switchCabo cruzado

(crossovet)

switchCabo paralelo

(straight through)roteador

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

Prática - 5Prática - 5

• Divida cada um dos switches em 3 VLANS:– VERMELHO– VERDE– AZUL

• Utilizando o Ethereal verifique:– Como o tráfego broadcast se propaga entre as VLANs– Como o tráfego unicast se propaga entre as VLANs

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Comandos para VLANsComandos para VLANs

• Criação de VLANs– configure terminal

– vlan 20

– name test20

– end

• Adição de portas as VLANs– configure terminal

– interface G1/0/1

– switchport mode access

– switchport access vlan 2

– end

• Verificar configuração atual– show VLAN brief

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Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006)

II – Arquitetura IPII – Arquitetura IP

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WAN – Interligação de Redes LANWAN – Interligação de Redes LAN

• A interconexão de LANs (ou VLANs) é feita através de roteadores.• A rede resultante denomina-se WAN (Wide Area Network)

roteadorroteador(V)LAN(V)LAN (V)LAN(V)LAN

(V)LAN(V)LAN

Ponto-a-Ponto full-Ponto-a-Ponto full-duplexduplex

switch

switch

switch

internet

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Roteamento na WANRoteamento na WAN

Subrede

ID de circuito

Destinatário final

Por circuitoPor pacote

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ROTEADORESROTEADORES

• Os roteadores são dispositivos responsáveis por rotear os pacotes através da rede. Cada roteador possui apenas uma visão local da rota, isto é, ele decide apenas para qual de suas portas enviar o pacote.

ROTEADORROTEADOR ??PACOTEPACOTE

PORTA

PORTA

PORTA

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QUADRO E PACOTEQUADRO E PACOTE

• Os pacotes são transportados no interior dos quadros.

CRCDADOSDESTINOORIGEMDESTINO ORIGEM

PACOTE

QUADRO

ENDEREÇO FÍSICO: endereço da placa de rede

ENDEREÇO DE REDE

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QUADRO E PACOTEQUADRO E PACOTE200.17.106.x

200.17.176.x

REDE LOCALETHERNET

ENLACE PONTO-A-PONTO

REDE LOCALTOKEN-RING

O PACOTE É SEMPRE O MESMO

O QUADRO MUDA DE ACORDO COM O MEIO FÍSICO

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Endereçamento IPEndereçamento IP

REDE

REDE REDE

REDE

gatewayinternet

internet

• INTERNET = WAN IP

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Endereços IPEndereços IP

• Endereço IP: Indentificador de Rede + Indentificador de HOST

Endereço IP de 32 bits

REDE

internet

REDE REDE

REDE

hosts com omesmoidentificador derede.

hosts comidentificadores

de rededistintos.

host

Máscara de Subrede de 32 bits

id rede id host

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Notação Decimal PontuadaNotação Decimal Pontuada

10000000 00001010 00000010 00011110

2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120

27=128 23+21=10 21=2 24+23+22+21=30

128.10.2.30notação decimalpontuada

notaçãobinária

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Máscara de SubredeMáscara de Subrede

• Interpretação:– Bit 1: Identificador de rede– Bit 0: Identificador de host

• Exemplo:– 255.255.255.0 = – b’11111111. b’11111111. b’11111111. b’00000000 =– /24

192.168.1.2/24 192.168.1.0/24 192.168.1.0....192.168.1.255

192.168.1.2/16 192.168.0.0/16 192.168.0.0....192.168.0.255

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

Classe IPClasse IP

A

B

C

16 milhões

65 mil

255

...

10.0.0.0/8

...

172.68.0.0/16

...

200.134.51.0/24

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

REGRA BÁSICA PARA ATRIBUIÇÃO DE REGRA BÁSICA PARA ATRIBUIÇÃO DE ENDEREÇOS IPENDEREÇOS IP

• HOSTS NA MESMA REDE LOCAL– DEVEM TER O MESMO ID DE REDE

• HOSTS COM ID DE REDE DIFERENTE– DEVEM SER LIGADOS ATRAVÉS DE

ROTEADORES.

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

ExemploExemplo

...

100 computadores 50 computadores

...

REDE 1 REDE 2

50 computadores

...

REDE 3

200.17.98.0255.255.255.0

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Divisão dos IP’sDivisão dos IP’s

REDE 1:ENDEREÇO DE BASE: 200.17.98.0/25MÁCARA: 255.255.255.128

255.255.255.0 [256] 255.255.255.b’00000000 [256] 255.255.255.b’10000000 [128]255.255.255.b’11000000 [64]= 255.255.255.192

REDE 2:ENDEREÇO DE BASE: 200.17.98.128/26MÁCARA: 255.255.255.192

REDE 3:ENDEREÇO DE BASE: 200.17.98.192/26MÁCARA: 255.255.255.192

200.17.98.0

200.17.98.63

200.17.98.64

200.17.98.127

200.17.98.128

200.17.98.191

200.17.98.192

200.17.98.255

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

... ...

REDE 1200.17.98.0/25

(100 hosts)

...

200.17.98.129200.17.98.1/25

200.17.98.193/26

200.17.98.2/25

200.17.98.101/25

200.17.98.130/26

200.17.98.179/26

200.17.98.194/26

200.17.98.243/26

REDE 2200.17.98.128/26

(50 hosts)

REDE 3200.17.98.192/26

(50 hosts)

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Endereços IP especiaisEndereços IP especiais

• Não podem ser atribuídos a nenhuma estação:

– 127.0.0.1: • Endereço de Loopack

– 0.0.0.0: • Endereço de Inicialização (DHCP)

– Primeiro endereço de um bloco de sub-rede• Identificador da rede

• e.g. 192.168.1.0/24

– Último endereço de um bloco de sub-rede• Broadcast para o bloco

• e.g. 192.168.1.255/24

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Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006)

III – Integração Ethernet e IPIII – Integração Ethernet e IP

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Mapeamento de Endereços IP e MACMapeamento de Endereços IP e MAC

• O endereços IP são endereços lógicos.• Os endereços MAC são endereços físicos associados a uma

interface Ethernet

MAC (00-60-08-16-85-B3)

IP (200.17.98.217)

NICNIC

Endereços de 48 bits (6 bytes)

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Relação entre IP e MACRelação entre IP e MAC

Estação A

NICendereçofísico MACA

endereço IPA Estação B endereço IPB

endereço físicoMACB

MACB MACA IPA IPB Dados

datagrama

quadro

NIC

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Address Resolution Protocol - ARPAddress Resolution Protocol - ARP

• O ARP é um protocolo que efetua a conversão de endereços IP para MAC.– As mensagens são passadas para a camada de rede especificando o

destinatário através do endereço IP.

– O protocolo ARP precisa determinar o endereço MAC do destinatário para passa a camada de enlace de dados.

MAC de Destino

MAC de Origem

Dado ECCECC

IP ORIGEM IP DESTINO DadoRede

Enlace de DadosEnlace de DadosLLCLLC + +MACMAC

Tipo

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

ARPARP

A B C

ARPARPREQUESTREQUEST

ARPARPREPLYREPLY

qual o MAC do IP 200.134.51.6 ? o MAC do IP 200.134.51.6 é C ?

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

ARPARP

• O protocolo ARP compara o endereço IP de todos os datagramas enviados na ARP Cache.– Se ele for encontrado, o endereço MAC é copiado da cache.– Se não, um pacote ARP Request é enviado em broadcast

para subrede.• Se o destinatário final for um endereço IP externo, o ARP resolve

o endereço para o roteador ao invés do destinatário final.

ARP Cache

endereço IP endereço MAC tipo200.17.98.217 00-60-08-16-85-B3 dinâmico10.17.98.30 00-60-08-16-85-ca dinâmico

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

O ARP só funciona na rede localO ARP só funciona na rede local

ARP request o roteador não propaga broadcast

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Detecção de Endereços IP DuplicadosDetecção de Endereços IP Duplicados

• Quando o endereço IP de uma maquina é configurado, ela envia uma mensagem ARP perguntando o MAC desse IP. Se alguém responder, então o endereço já existe.

ARPARPREQUESTREQUEST

IP Source: 200.1.2.3MAC Source: 00-06-5B-28-BA-DBIP Destination: 200.4.5.6MAC Destination: ?

200.1.2.3200.4.5.6

Detecção de endereço duplicado

200.1.2.3

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RoteamentoRoteamento

REDE

internet

comunicação intra-rede.

comunicação inter-redes

REDE

REDE

REDE

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RoteamentoRoteamento

• Comunicação intra-rede– Os endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do

computador de destino.• Comunicação inter-redes

– O endereço FÍSICO de destino é o endereço MAC do roteador ligado a mesma rede física que a estação transmissora.

IP TRANSMISSOR

IP DESTINATARIO

DADOSMAC TRANSMISSOR

MAC DESTINATARIO

IP TRANSMISSOR

IP DESTINATARIO

DADOSMAC TRANSMISSOR

MAC ROTEADOR

INTRA-REDE

INTER-REDES

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Comunicação Inter-RedesComunicação Inter-Redes

IPA IPD

IPBIPC

A

B

D

B A

C

IPIPAA IP IPDD D C IPIPAA IP IPDD

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ExemploExemplo

emissor

roteador roteadorrede 10.0.0.0 rede 20.0.0.0

receptor

rede 30.0.0.0

IP: 10.0.0.2endereço físico: A

IP: 10.0.0.3endereço físico: B

IP: 20.0.0.2endereço físico: C

IP: 20.0.0.3endereço físico: D IP: 30.0.0.3

endereço físico: E IP: 30.0.0.2endereço físico: F

quadro

primeiro salto:IP origem: 10.0.0.2IP destino: 30.0.0.2endereço físico de origem: Aendereço físico de destino: B

segundo salto:IP origem: 10.0.0.2IP destino: 30.0.0.2endereço físico de origem: Cendereço físico de destino: D

quadro

terceiro salto:IP origem: 10.0.0.2IP destino: 30.0.0.2endereço físico de origem: Eendereço físico de destino: F

quadro

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Roteamento entre VLANsRoteamento entre VLANs

• O roteamento entre VLANs é uma funcionalidade disponível em switches de camada 3.

Routed port

SVI

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Configurações de RoteamentoConfigurações de Roteamento

• Os switches disponibilizam 2 tipos de interface para fazer roteamento:

– SVI (Switch Virtual Interface)• Utilizado para roteamento interno• Comando:

– interface vlan vlaid• Não está associado a uma porta física

– Routed Port• Utilizado para roteamento externo• Porta física configurada em layer 3• Comando:

– no switchport

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ConfiguraçãoConfiguração

• Route Port– configure terminal

– interface interface-id

– no switchport

– ip address ip-address subnet-mask ou no ip address

– no shutdown

– end

– show interface interface-id

– show ip interface interface-id

• SVI– configure terminal

– interface vlan-id ou no interface vlan-id

– ip address ip-address subnet-mask

– end

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RoteamentoRoteamento

• O roteamento não é habilitado por default:– configure terminal– ip routing– router rip– end

show ip arp

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PraticaPratica

37503750

29502950 29502950

Fa0/1-8

Vlan 1 Vlan 1

Fa0/9-16

Vlan 2

Fa0/1-8

Fa0/9-16

Vlan 2

Fa0/1-8

Fa0/1-8

10.0.0.0/24 10.1.0.0/24 10.0.0.0/24 10.1.0.0/24

10.0.0.0/24 10.1.0.0/24

VLAN 1: svi 10.0.0.1 VLAN 2: svi 10.0.0.2

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

Tabela de RoteamentoTabela de Roteamento

10.0.0.0

10.0.0.255

ENDEREÇO DE BASE

PROPRIEDADE: O resultado de um E-BINARIO de

qualquer endereço da rede com a máscara resulta sempre no

endereço de base.

110.0.0.110.0.0.1910.1.0.0/24

010.0.0.1910.0.0.1910.0.0.0/24

CustoGatewayInterfaceRede Destino

/24 = 255.255.255.0

POR ONDE o pacote é enviado

PARA ONDE o pacote é enviado

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Sequência de Análise da RotaSequência de Análise da Rota

• 1) DA ROTA MAIS ESPECÍFICA PARA A ROTA MAIS GENÉRICA– ROTA MAIS ESPECÍFICA:

• ROTA COM MENOS ZEROS NA MÁSCARA

• 2) DA ROTA COM MENOR CUSTO PARA ROTA DE MAIOR CUSTO• 3) ORDEM DAS ROTAS NA TABELA

110.0.0.1910.0.0.10.0.0.00.0.0.0

110.0.0.1910.0.0.19255.255.255.255255.255.255.255

110.0.0.1910.0.0.19224.0.0.0224.0.0.0

1127.0.0.1127.0.0.1255.0.0.0127.0.0.0

110.0.0.1910.0.0.19255.255.255.25510.255.255.255

1127.0.0.1127.0.0.1255.255.255.25510.0.0.19

110.0.0.1910.0.0.19255.255.255. 010.0.0.0

CustoInterfaceGatewayMáscara Endereço de rede

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

Fragmentação IP e MTU EthernetFragmentação IP e MTU Ethernet

• Conceito: Denominação dada à unidade de dados do protocolo de rede IP. Os datagramas são transportados no campo de dados do quadros da camada de enlace de dados, num processo conhecido como encapsulamento.

Cabeçalho dodatagrama

Campo de dados do datagrama

Cabeçalho doquadro

Campo de dados do quadro

Camada de rede

Camada de enlacede dados

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

Fragmentação de datagramasFragmentação de datagramas

• O tamanho máximo permitido para os quadros pode ser inferior ao tamanho máximo de um datagrama. Por exemplo, as redes Ethernet limitam o tamanho dos quadros a apenas 1500 bytes, enquanto os datagramas IP podem chegar até 64 K bytes. Nesse caso, é necessário transmitir um datragrama utilizando vários quadros.

Cabeçalho dodatagrama

Campo de dados do datagrama

Cabeçalho dodatagrama

Cabeçalho dodatagrama

Cabeçalho dodatagrama

Dados1

Dados2

Dados3

Fragmento 1 (Deslocamento 0)

Fragmento 2 (Deslocamento 600)

Fragmento 3 (Deslocamento 1200)

0 600 1200 1500 bytes

Dados1 Dados2 Dados3

o cabeçalho dodatagramaoriginal éreproduzido emcada um dossegmentos.

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Formato de um datagramaFormato de um datagrama

• O formato de um datagrama é mostrado abaixo:

VERS HLEN Tipo de serviço Comprimento total

Identificação flags Deslocamento do fragemento

Tempo de vida Protocolo Checksum do cabeçalho

Endereço IP de origem

Endereço IP de destino

Opções IP Preenchimento

Dados

Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4

0 4 8 12 16 20 24 28 31

…..

cabeçalho

dados

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PráticaPrática

• Utilizando o comando ping do Windows e o Ethereal verifique o processo de fragmentação do IP sobre o Ethernet.

• ping –l tamanho_mensagem_bytes ip_destino –t

• Analise:– Ponto de fragmentação– Identificadores de Fragmento

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Curso de Redes Ethernet – GVT (03/2006)

IV – Modelo em Camadas TCP/IPIV – Modelo em Camadas TCP/IP

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Camada de TransporteCamada de Transporte

TRANSPORTE

REDE

ENLACE/FÍSICA

MAC

IP

PORTA PORTA

APLICAÇÃO

Processo Processo

TRANSPORTE

REDE

ENLACE/FÍSICA

MAC

IP

PORTA PORTA

APLICAÇÃO

Processo Processo

IP

TRANSPORTE

REDEREDE

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PORTASPORTAS

• Exemplo: Protocolo TCP/IP– Portas são números inteiros de 16 bits

– Padronização do IANA (Internet Assigned Number Authority)

00

10231023

10241024

6553565535

PORTAS RESERVADAS PARA SERVIDORES PADRONIZADOS

PORTAS UTILIZADAS POR CLIENTES E SERVIDORES NÃO PADRONIZADOS

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Protocolo do nível de transporteProtocolo do nível de transporte

• Conceito: Os protocolos de transporte são capazes de manipular múltiplos endereços numa mesma estação, permitindo que várias aplicações executadas no mesmo computador possam enviar e receber datagramas independentemente.

Camada Física

meio físico de transmissão

Camada de Enlace dedados

representação elétrica ou óptica

representação lógica binária0001101010101010101010001

Dados

Camada de Rede(IP)

Dados

quadros

Camada de Transporte(TCP ou UDP)

Dados

datagrama IP

Camada de Aplicação

Unidade de dados doprotocolo de transporteT-PDU

cabeçalhode controle

A T-PDU éencapsulada no campode dadosdodatagramaIP.

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Protocolo TCPProtocolo TCP

• Conceito: Protocolo da camada de transporte que oferece um serviço de comunicação confiável e orientado a conexão sobre a camada de rede IP.

• O Protocolo TCP (Transmission Control Protocol) é um protocolo orientado a conexão destinado a construir comunicações ponto a ponto confiáveis.

• O protocolo TCP utiliza um nível de endereçamento complementar aos endereços IP, que permite distinguir vários endereços de transporte numa mesma estação.

• • Os endereços de transporte são números inteiros de 16 bits

denominados portas.

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Endereçamento por PortasEndereçamento por Portas

128.10.2.3 128.10.2.4 128.10.2.5ESTAÇÃO A ESTAÇÃO B ESTAÇÃO C

O protocolo TCP identifica uma conexãopelo par (IP,porta) de ambas as

extremidades. Dessa forma, uma mes maporta pode ser usada para estabelecersimultaneamente duas conexões sem

nenhuma ambiguidade.

Conexão bid irecional formadapelo par (128.10.2.5,1184) e

(128.10.2.4,53)

AplicaçãoA

AplicaçãoB

AplicaçãoC

Conexão bid irecional formada pelopar (128.10.2.3,1184) e

(128.10.2.4,53)

A aplicação B se comunica como seestivesse utilizando uma ligação ponto aponto dedicada com cada uma das outras

aplicações.

CAMADAIP

CAMADA DEAPLICAÇÃO

CAMADASINFERIO RES

Porta53CAMADA

TDP

Porta25

Porta1069

Porta53

Porta1184

Porta1184

4

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Transmissão Por FluxoTransmissão Por Fluxo

• O protocolo TCP é implementado no sistema operacional. • Ele oferce aos desenvolvedores a possibilidade de escrever

aplicações que transmitem e recebem bytes num fluxo contínuo, sem se preocupar com a fragmentação dos dados em pacotes.

aplicação aplicação

TCP

socket

TCP

socket

IP IP

Fluxo contínuo de bytes (stream)

Fluxo contínuo de bytes (stream)

segmentos segmentos

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SegmentaçãoSegmentação

• O fluxo contínuo de bytes é transformado em segmentos para posterior encapsulamento no protocolo IP. O tamanho máximo de um segmento é denominado MSS (Maximum Segment Size).

• O valor default do MSS é geralmente escolhido de forma a evitar a fragmentação IP (MSS < MTU).

Fluxo Contínuo de Bytes

Dados 0

0 200 500 800

200 Dados 500 Dados

bytes

SEGMENTO SEGMENTO SEGMENTO

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QUADRO, PACOTE E SEGMENTOQUADRO, PACOTE E SEGMENTO

CRCORIGEMDESTINOORIGEMORIGEM DESTINO

PACOTE

QUADRO

ENDEREÇOS FÍSICO

ENDEREÇOS DE REDE

DESTINO DADOS

PORTAS(ENDEREÇOS DE

PROCESSOS)

SEGMENTO

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Segmento TCPSegmento TCP

HLEN Reservado BITS DE CÓDIGO Janela de Recepção

Checksum Ponteiro de Urgência

Número de Seqüência

Número de Confirmação

Opções

Dados

Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4

0 4 8 12 16 20 24 28 31

…..

Porta de origem Porta de destino

FLAGS: URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN

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Campos TCPCampos TCP

• Número de Sequência– Corresponde ao número do primeiro byte do segmento

em relação a fluxo contínuo de bytes da conexão TCP.– Na prática, o número inicial não é 0, mas sim um

número escolhido de forma aleatória para cada conexão.

• Essa técnica diminua a possiblidade de que segmentos de uma conexão antiga já encerrada sejam inseridos em novas conexões TCP.

• Número de Confirmação– Número de sequência do próximo byte que o host está

aguardando receber.

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RetransmissãoRetransmissão

• A técnica de retransmissão do TCP é o reconhecimento positivo com temporizadores.– O TCP não usa NAK.– Se o ACK não chegar no transmissor num tempo pré-

determinado, o segmento é retransmitido.

• O receptor pode enviar pacotes sem dados, apenas com confirmação, quando não tem nada para transmitir.

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RetransmissãoRetransmissão

• Segmentos que são recebidos fora de ordem não são confirmados pelo receptor.– O receptor repete o último valor confirmado para o

transmissor.

• Se o transmissor receber 3 segmentos com o mesmo número de confirmação, ele retransmite os segmentos perdidos. – Essa técnica é denominada retransmissão rápida

(retransmissão antes de expirar o temporizador do segmento).

– Algumas implementações de TCP usam a retransmissão de 3 ACK duplicados como um NAK implítico.

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TemporizaçãoTemporização

• A temporização é estimada em função do tempo médio de Round-Trip Time (RTT) para enviar e confirmar um segmento.

• O transmissor pode adotar várias técnicas para estimar este tempo. Uma estratégia comum é a seguinte:

– EstimatedRTT = 0.875 EstimatedRTT + 0.125 SampleRTT

– Temporizador = EstimatedRTT + 4 . Desvio

– Desvio = 0.875 Desvio + 0.125 (SampleRTT – EstimatedRTT)

• Onde:– SampleRTT: última medição de RTT

– Desvio: medida da flutuação do valor do RTT

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Recomendações RFC 1122 e 2581Recomendações RFC 1122 e 2581

EVENTO

• Chegada de um segmento na ordem.

• Chegada de um segmento fora de ordem.

• Chegada de um segmento que preenche a lacuna.

AÇÃO TCP DESTINATÁRIO

• Aguarda 500 ms. Se outro segmento não chegar, confirma o segmento. Se outro segmento vier, confirma os dois com um único ACK.

• Envia imediatamente o ACK duplicado com o número do byte aguardado.

• Envia imediatamente o ACK (se o preechimento foi na parte contigua baixa da lacuna).

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Controle de FluxoControle de Fluxo

• Janela de Recepção– Informa a quantidade de bytes disponíveis no

buffer de recepção do host.– Quando o receptor informa ao transmissor que

a janela de recepção tem tamanho 0, o transmissor entra num modo de transmissão de segmentos de 1 byte, até que o buffer do receptor libere espaço.

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Estabelecimento de uma Conexão TCPEstabelecimento de uma Conexão TCP

• Estágio 1: do cliente para o servidor (segmento SYN)– Define o valor inicial do número de sequência do cliente:

• SEQ = clienteseq

– Flag de controle: • SYN = 1, ACK = 0

• Estágio 2: do servidor para o cliente (segmento SYNACK)– Confirma o valor do número de sequência:

• ACK = clienteseq + 1

– Define o valor inicial do número de sequencia do servidor• SEQ = servidorseq

– Flag de controle: • SYN = 1, ACK = 1

• Estágio 3: do cliente para o servidor– Confirma o valor do número de sequência:

• SEQ = servidorseq + 1• ACK = servidorseq + 1• SYN = 0, ACK = 1

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Encerramento da ConexãoEncerramento da Conexão

• O encerramento de conexão e feito utilizando o Flag FIN.

• Exemplo: O cliente encerra a conexão

1. Do cliente para o servidor– FIN = 1

2. Do servidor para o cliente– ACK

3. Do servidor para o cliente– FIN = 1

4. Do cliente para o servidor– ACK

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Outros Bits de ControleOutros Bits de Controle

• PHS– O receptor deve passar os dados

imediatamente para a camada superior.

• URG– Existem dados no segmento marcados como

urgentes.– A indicação do último byte considerado urgente

no segmento é definida pelo ponteiro de urgência.

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Protocolo UDPProtocolo UDP

• Conceito: Protocolo da camada de transporte que oferece um serviço de comunicação não orientado a conexão, construído sobre a camada de rede IP.

• Sendo não orientado a conexão, o protocolo UDP pode ser utilizado tanto em comunicações do tipo difusão (broadcast) quanto ponto a ponto.

CAMADA IP

CAMADA DEAPLICAÇÃO

Demultiplexagem

CAMADASINFERIO RES

datagrama com amensagem UDP

encapsulada.

Porta 1 Porta 2 Porta 3

aplicaçãoA

aplicaçãoB

Porta N

...

CAMADA UDP Ademult iplexagemé feita analisandoa porta dedestino, indicadano cabeçalho decontrole dasmensagens quechegam naestação.

As aplicaçõesrecebem asmensagensendereçando asportas da camadaUDP.

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Mensagem UDPMensagem UDP

Porta de Origem

Comprimento da Mensagem checksum

Dados

…..

Porta de Destino

0 16 31

• As mensagens UDP são bem mais simples que o TCP pois não oferece a mesma qualidade de serviço.

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2006, Edgard JamhourRedes Ethernet GVT

Protocolos do nível de aplicação.Protocolos do nível de aplicação.

• Conceito: Protocolos que disponibilizam serviços padronizados de comunicação, destinados a dar suporte ao desenvolvimento de aplicações para os usuários.

TCP

IP

Enlace de Dados

Física

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Rede

Enlace de Dados

Física

Modelo OSI Arquitetura TCP/IP

UDP

FTP SMTPTELNET HTTP

...

SNMP NFS Protocolosde

Aplicação

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Descrição dos Protocolos de AplicaçãoDescrição dos Protocolos de Aplicação

• FTP: File Transfer Protocol. Protocolo que implementa serviços de transferência de arquivos de uma estação para outra (ponto a ponto) através de rede.

• TELNET: Serviço de Terminal Remoto. Protocolo utilizado para permitir aos usuários controlarem estações remotas através da rede.

• SMTP: Simple Mail Transfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência de mensagens de correio eletrônico de uma estação para outra. Esse protocolo especifica como 2 sistemas de correio eletrônico interagem.

• HTTP: Hypertext Tranfer Protocol. Protocolo utilizado para transferência de informações multimídia: texto, imagens, som, vídeo, etc.

• SNMP: Simple Network Monitoring Protocol. Protocolo utilizado para monitorar o estado das estações, roteadores e outros dispositivos que compõe a rede.

• NFS: Network File System. Protocolo desenvolvido pela "SUN Microsystems, Incorporated", que permite que as estações compartilhem recursos de armazenamento de arquivos através da rede.

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AplicaçãoAplicação

Apresentação

Sessão

TransporteTransporte

RedeRede

Enlace de Enlace de DadosDados

FísicaFísica

Mensagens padronizadas.Dispositivo de Rede: Gateway de Aplicação (Proxy)

Comunicação entre processos.Dispositivo de Rede: Não há

Roteamento dos pacotes através de redes diferentesDispositivo de Rede: Roteador

Empacotamento de dados em quadros dentro da rede.Dispositivo de Rede: Ponte, Switch

Transmissão de bits através do meio físico.Dispositivo de Rede: Repetidor, Hub

OSI - Open Systems Interconnection ModelOSI - Open Systems Interconnection Model

Comunicação com controle de estado.

Representação de dados independente da plataforma.


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