Tecnologias Ethernet e IP

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1 Tecnologias Ethernet e IP
Prof. Edgard Jamhour URL:

2 I) Introdução ao Ethernet II) Aquitetura IP
Módulo 1 I) Introdução ao Ethernet II) Aquitetura IP III) Integração de Ethernet e IP IV) Modelo em Camadas TCP/IP

3 I – Introdução ao Ethernet

4 Evolução 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 LLC

5 QUADROS ETHERNET II DA SA Length/ Type DADOS FCS
O quadro (frame) é a menor estrutura de informação transmitida através de uma rede local. ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO (6 bytes) FRAME CHECK SEQUENCE (4 bytes) ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM (6 bytes) TIPO ou TAMANHO (2 bytes) DA SA Length/ Type DADOS FCS 46 – 1500 bytes FECHO CABEÇALHO

6

7 Comunicação no Modelo OSI
protocolo aplicação Aplicação Aplicação protocolo apresentação Apresentação Apresentação protocolo sessão Sessão Sessão protocolo transporte Transporte Transporte protocolo rede Rede Rede protocolo enlace Enlace de Dados Enlace de Dados protocolo da camada física Física Física

8 Camadas do Modelo OSI segmento pacote quadro bit Aplicação
HTTP, FTP,, DNS, DHCP, etc Aplicação JPEG, MPEG, etc Apresentação Gateway de Aplicação RPC, NFS, SQL, etc Sessão TCP, SPX, NetBEUI Transporte segmento pacote IP, IPX, OSPF Rede Router quadro Enlace de Dados Ponte, Switch Ethernet, PPP, HDLC bit Física Hub, Repetidor

9 Padrões IEEE 802.3 A camada de enlace é dividida em 2 sub-camadas
Aplicação A camada de enlace é dividida em 2 sub-camadas Camada LLC: Logical Link Control Camada MAC: Medium Access Control Apresentação Sessão Transporte Rede Logical Link Control (LLC) IEEE 802.2 Enlace de Dados Media Access (MAC) IEEE 802.3 Física Physical (PHY)

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

11 Tipos 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

12 IEEE Organizationally Unique Identifier
A 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

13 Endereço 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 Exemplos de OUI: XEROX a CISCO C OUI Número de Série

14 Endereços 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 E-XX-XX-XX)

15 Multicast para Protocolos Padronizados
The following 48-Bit Universal Address Block has been allocated for use by standard protocols: 0X-80-C to 0X-80-C2-FF-FF-FF X = 0 (unicast) X = 1 (grupo) IEEE 802.1D MAC Bridge Filtered MAC Group Addresses: 01-80-C to C F; Não encaminhados por bridges IEEE 802.1D. Standard MAC Group Addresses: 01-80-C to C2-FF-FF-FF; Encaminhados por bridges IEEE 802.1D.

16 Princípio do Ethernet A tecnologia de redes locais (Ethernet) baseia-se no princípio de comunicação com broadcast físico. B A DADOS FCS A B C quadro

17 Recepção: Filtragem de Endereços
IP REDE MAC INTERRUPÇÃO ENLACE/FÍSICA MACD = PLACA DE REDE LOCAL MACD = BROADCAST (FF.FF.FF.FF.FF.FF) MACD = MULTICAST (01.5E …) MACD MACO DADOS FCS

18 Transmissão: CSMA/CD Número de Tentativas Esgotado ? Meio Livre ? N
Aguarda o meio ficar livre N Espera um tempo aleatório S S Iniciar Transmissão Houve Colisão ? S Continuar até atingir o tamanho mínimo N Informa Falha para Camadas Superiores Informa Sucesso para Camadas Superiores

19 quadros na fila de espera
ETHERNET NÃO COMUTADA Tempo para acesso a rede aumenta com o número de terminais. ESCUTANDO ESCUTANDO A B C quadros na fila de espera

20 tempo para o sinal ir de A para B
ETHERNET NÃO COMUTADA Taxa de ocupação máxima diminui com a distância entre os terminais O tempo de propagação entre as estações afeta a taxa de ocupação máxima da rede. T t A TRANSMITE A RECEBE A B RECEBE B TRANSMITE B tempo para o sinal ir de A para B

21 eficiência100Mbits e 2Km = 9,1%
Exemplo Quadro de 100 bit e Taxa de Transmissão = 10 Mbit/s: Tempo para transmitir um quadro T = s Velocidade de propagação no meio: Km/s Tempo de propagação: t = s para 200 m Tempo de propagação: t= para 2 Km HALF-DUPLEX eficiência = T/(T+t) L eficiência200m = 91% eficiência2Km = 50% eficiência100Mbits e 2Km = 9,1% A B

22 ETHERNET NÃO COMPUTADA Existe possibilidade de colisão
COLISÃO DETECTADA POR A A A TRANSMITE t RECEBIDO DE C COLISÃO DETECTADA POR C C t RECEBIDO DE A C TRANSMITE

23 eficienciaL=2Km e 100Mbits/s = 1,52 %
Exemplo eficiencia = 1/(1 + 6,44t/T) t: tempo de propagação L = 200m então t=1 10-6s T: tempo para transmitir o quadro T = s (quadro de 100 bits a 10 Mbits/s) HALF-DUPLEX eficienciaL=200m = 60,8 % L eficienciaL=2Km = 13,4% eficienciaL=2Km e 100Mbits/s = 1,52 % A B

24 LIMITAÇÕES 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.

25 HUBS Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos. HUB C A C A C A B C A

26 Repetidor: BIT repetidor fibra cobre 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 amplitude
distância

27 Hub: Bit Hub

28 Operação 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 520 bytes1 (with extension field added) Maximum collision diameter, DTE to DTE 100 meters UTP 412 meters fiber 316 meters fiber Maximum collision diameter with repeaters 2500 meters 205 meters 200 meters Maximum number of repeaters in network path 5 2 1

29 ETHERNET COMUTADA: SWITCH
Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos. SWITCH PORTA COMPUTADOR 1 A 1 2 3 C A C A 3 C A C A C A B C

30 SWITCH SWITCH HUB HUB A B C D E F G
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. SWITCH HUB HUB A B C D E F G

31 Operação 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

32 Autonegociação 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. 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 5 100Base-T2 half-duplex 100 4 100Base-T4 half-duplex 3 100Base-TX half-duplex 2 10Base-T full-duplex 20 1 10Base-T half-duplex 10

33 Prática - 1 Comandos Básicos Verifique: 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)

34 Prática - 2 Verificar tabela MAC nos Switches
D A B

35 Prática – 3 Verificar tabela MAC nos Switches
D A B

36 Prática – 4 Verificar tabela MAC nos Switches
D A B

37 BroadCast e Multicast Ethernet
Por default, quadros transmitidos com endereços de destino multicast desconhecidos ou endereços broadcast são encaminhados para todas as portas do switch. SWITCH PORTA COMPUTADOR 1 2 3 FF A FF A A B C

38 LANS 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. FF.FF.FF.FF.FF.FF SWITCH FF.FF.FF.FF.FF.FF B FF.FF.FF.FF.FF.FF A C D A,B,C: VLAN 1 D,E: VLAN 2 E

39 Interligação de Switches
B C VLAN 2 VLAN 2 SWITCH VLAN 1 VLAN 1,2,3 SWITCH A D ACCESS TRUNK VLAN 3 VLAN 1,2,3 VLAN 1,2,3 Interface Trunk: Tráfego de Várias VLANs IEEE 802.1Q SWITCH VLAN 2 Interface de Acesso: Tráfego de uma única VLAN IEEE 802.3 E

40 Modos 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.

41 Protocolos 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. 0x8100 6 Bytes 6 Bytes 2 Bytes 3 Bits 1 Bit 12 Bits 2 Bytes DESTINO ORIGEM TYPE PRIO CFI VLAN ID TYPE Dados CRC Esses campos são removidos quando o quadro é enviado para uma interface do tipo access. PRIO: IEEE P CFI: Canonical Format Indicator 0 em redes Ethernet

42 Configuração 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

43 Auto-MDIX Auto-MDIX: Automatic Medium-Dependent Crossover
Cabo paralelo (straight through) switch host Cabo cruzado (crossovet) switch switch Cabo paralelo (straight through) roteador switch

44 Prática - 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

45 Comandos para VLANs Criação de VLANs Adição de portas as VLANs
configure terminal vlan 20 name test20 end Adição de portas as VLANs interface G1/0/1 switchport mode access switchport access vlan 2 Verificar configuração atual show VLAN brief

46 II – Arquitetura IP

47 WAN – Interligação de Redes LAN
A interconexão de LANs (ou VLANs) é feita através de roteadores. A rede resultante denomina-se WAN (Wide Area Network) (V)LAN (V)LAN roteador switch switch internet (V)LAN switch Ponto-a-Ponto full-duplex

48 Roteamento na WAN Por pacote Por circuito Destinatário final
ID de circuito

49 ? ROTEADORES PACOTE PORTA ROTEADOR PORTA PORTA
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. PORTA PACOTE ROTEADOR ? PORTA PORTA

50 ENDEREÇO FÍSICO: endereço da placa de rede
QUADRO E PACOTE Os pacotes são transportados no interior dos quadros. QUADRO PACOTE DESTINO ORIGEM ORIGEM CRC DESTINO DADOS ENDEREÇO DE REDE ENDEREÇO FÍSICO: endereço da placa de rede

51 QUADRO E PACOTE 200.17.106.x 200.17.176.x ENLACE PONTO-A-PONTO
O QUADRO MUDA DE ACORDO COM O MEIO FÍSICO O PACOTE É SEMPRE O MESMO ENLACE PONTO-A-PONTO REDE LOCAL TOKEN-RING REDE LOCAL ETHERNET x

52 Endereçamento IP INTERNET = WAN IP

53 Máscara de Subrede de 32 bits
Endereços IP Endereço IP: Indentificador de Rede + Indentificador de HOST Endereço IP de 32 bits id rede id host Máscara de Subrede de 32 bits host REDE REDE internet hosts com o mesmo hosts com identificador de identificadores rede. de rede distintos. REDE REDE

54 Notação Decimal Pontuada

55 Máscara de Subrede Interpretação: Exemplo: 192.168.1.0 ....
Bit 1: Identificador de rede Bit 0: Identificador de host Exemplo: = b’ b’ b’ b’ = /24 .... /24 /24 .... /16 /16

56 Classe IP A B C 16 milhões 65 mil 255 10.0.0.0/8 172.68.0.0/16
... A 16 milhões /16 ... 65 mil B /24 ... C 255

57 REGRA BÁSICA PARA ATRIBUIÇÃO DE ENDEREÇOS 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.

58 Exemplo REDE 1 REDE 2 ... ... 100 computadores 50 computadores ... 50 computadores REDE 3

59 Divisão dos IP’s 255.255.255.0 [256] 255.255.255.b’00000000 [256]
= REDE 1: ENDEREÇO DE BASE: /25 MÁCARA: REDE 2: ENDEREÇO DE BASE: /26 MÁCARA: REDE 3: ENDEREÇO DE BASE: /26 MÁCARA:

60 /25 REDE 2 /26 (50 hosts) ... ... /26 /25 REDE 1 /25 (100 hosts) /26 ... /26 REDE 3 /26 (50 hosts)

61 Endereços IP especiais
Não podem ser atribuídos a nenhuma estação: : Endereço de Loopack : Endereço de Inicialização (DHCP) Primeiro endereço de um bloco de sub-rede Identificador da rede e.g /24 Último endereço de um bloco de sub-rede Broadcast para o bloco e.g /24

62 III – Integração Ethernet e IP

63 Mapeamento de Endereços IP e MAC
O endereços IP são endereços lógicos. Os endereços MAC são endereços físicos associados a uma interface Ethernet Endereços de 48 bits (6 bytes) IP ( ) NIC MAC ( B3)

64 Relação entre IP e MAC endereço IP A Estação A Estação B endereço IPB
NIC NIC endereço endereço físico físico MAC A MAC B datagrama MAC MAC IP IP Dados B A A B quadro

65 Address 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. Rede IP ORIGEM IP DESTINO Dado Enlace de Dados LLC +MAC MAC de Destino MAC de Origem Tipo Dado ECC

66 ARP qual o MAC do IP ? o MAC do IP é C ? ARP REQUEST ARP REPLY A B C

67 ARP 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 tipo B3 dinâmico ca dinâmico

68 O ARP só funciona na rede local

69 Detecção 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. IP Source: MAC Source: B-28-BA-DB IP Destination: MAC Destination: ? Detecção de endereço duplicado ARP REQUEST

70 Roteamento

71 Roteamento 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. INTRA-REDE MAC DESTINATARIO MAC TRANSMISSOR IP TRANSMISSOR IP DESTINATARIO DADOS INTER-REDES MAC ROTEADOR MAC TRANSMISSOR IP TRANSMISSOR IP DESTINATARIO DADOS

72 Comunicação Inter-Redes
B A IPA IPD D C IPA IPD B C IPC IPB A D IPA IPD

73 Exemplo segundo salto: IP origem: 10.0.0.2 destino: 30.0.0.2 endereço
físico de C D quadro quadro primeiro salto: IP origem: destino: endereço físico de A B terceiro salto: IP origem: destino: endereço físico de E F quadro rede rede rede roteador roteador receptor emissor IP: endereço físico: D IP: IP: endereço físico: E IP: endereço físico: A endereço físico: F IP: IP: endereço físico: B endereço físico: C

74 Roteamento entre VLANs
O roteamento entre VLANs é uma funcionalidade disponível em switches de camada 3. Routed port SVI

75 Configurações 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 no switchport

76 Configuração Route Port SVI 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 interface vlan-id ou no interface vlan-id ip address ip-address subnet-mask

77 Roteamento show ip arp O roteamento não é habilitado por default:
configure terminal ip routing router rip end show ip arp

78 Pratica VLAN 1: svi 10.0.0.1 VLAN 2: svi 10.0.0.2 3750 2950 2950
/24 /24 Fa0/1-8 Fa0/1-8 VLAN 1: svi VLAN 2: svi 3750 2950 2950 Vlan 1 Vlan 2 Vlan 1 Vlan 2 Fa0/1-8 Fa0/9-16 Fa0/1-8 Fa0/9-16 /24 /24 /24 /24

79 Tabela de Roteamento /24 = 255.255.255.0 10.0.0.0 10.0.0.255
POR ONDE o pacote é enviado PARA ONDE o pacote é enviado 1 /24 /24 Custo Gateway Interface Rede Destino /24 = ENDEREÇO DE BASE PROPRIEDADE: O resultado de um E-BINARIO de qualquer endereço da rede com a máscara resulta sempre no endereço de base.

80 Sequência 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 1 Custo Interface Gateway Máscara Endereço de rede

81 Fragmentação 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.

82 Fragmentação 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.

83 Formato de um datagrama
O formato de um datagrama é mostrado abaixo:

84 Prática 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

85 IV – Modelo em Camadas TCP/IP

86 Camada de Transporte REDE Processo Processo Processo Processo
APLICAÇÃO APLICAÇÃO PORTA PORTA PORTA PORTA TRANSPORTE TRANSPORTE TRANSPORTE IP IP IP REDE REDE MAC MAC ENLACE/FÍSICA ENLACE/FÍSICA REDE

87 PORTAS Exemplo: Protocolo TCP/IP
Portas são números inteiros de 16 bits Padronização do IANA (Internet Assigned Number Authority) 1023 PORTAS RESERVADAS PARA SERVIDORES PADRONIZADOS 1024 65535 PORTAS UTILIZADAS POR CLIENTES E SERVIDORES NÃO PADRONIZADOS

88 Protocolo 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.

89 Protocolo 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.

90 Endereçamento por Portas

91 Transmissão 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 Fluxo contínuo de bytes (stream) Fluxo contínuo de bytes (stream) socket socket TCP TCP segmentos segmentos IP IP

92 Segmentação 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).

93 QUADRO, PACOTE E SEGMENTO
ORIGEM DESTINO ORIGEM DESTINO CRC ORIGEM DESTINO DADOS ENDEREÇOS DE REDE PORTAS (ENDEREÇOS DE PROCESSOS) ENDEREÇOS FÍSICO

94 FLAGS: URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN
Segmento TCP FLAGS: URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN

95 Campos TCP Número de Sequência Número de Confirmação
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.

96 Retransmissão 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.

97 Retransmissão 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.

98 Temporização 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 = EstimatedRTT SampleRTT Temporizador = EstimatedRTT Desvio Desvio = Desvio (SampleRTT – EstimatedRTT) Onde: SampleRTT: última medição de RTT Desvio: medida da flutuação do valor do RTT

99 Recomendações 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).

100 Controle 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.

101 Estabelecimento 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 SYN = 1, ACK = 1 Estágio 3: do cliente para o servidor SEQ = servidorseq + 1 ACK = servidorseq + 1 SYN = 0, ACK = 1

102 Encerramento da Conexão
O encerramento de conexão e feito utilizando o Flag FIN. Exemplo: O cliente encerra a conexão Do cliente para o servidor FIN = 1 Do servidor para o cliente ACK

103 Outros 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.

104 Protocolo 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.

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

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

107 Descrição 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.

108 OSI - Open Systems Interconnection Model
Mensagens padronizadas. Dispositivo de Rede: Gateway de Aplicação (Proxy) Aplicação Representação de dados independente da plataforma. Apresentação Sessão Comunicação com controle de estado. Comunicação entre processos. Dispositivo de Rede: Não há Transporte Roteamento dos pacotes através de redes diferentes Dispositivo de Rede: Roteador Rede Enlace de Dados 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 Física