para troca de informações entre dois ou mais computadores.

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1 para troca de informações entre dois ou mais computadores.
A arquitetura TCP/IP TCP = Transmission Control Protocol, IP = Internet Protocol TCP – È um protocolo “connection –oriented” ( com estabelecimento de circuito) da camada “transporte” na Arquitetura TCP/IP. Ele garante a entrega de dados a um usuário local ou remoto. Os dados são entregues sem erros na ordem correta e sem duplicação Protocolo- È um conjunto de regras, formatos e temporização, que são utilizados para troca de informações entre dois ou mais computadores.

2 A arquitetura TCP/IP Circuito – Canal de transmissão lógico (e não físico) estabelecido entre os pontos terminais da rede de comunicação. Os DTEs (data terminal equipament) acessam circuitos virtuais através de um identificador especificado no cabeçalho dos pacotes. A rede organiza um circuito virtual e mantém a associação para transmitir na rede.

3 TCP e IP são 02 protocolos independentes .
O IP (orientado a conexão) é sempre usado nesta arquitetura., O TCP nem sempre.Mas quando se fala em TCP/IP não se está falando dos 02 protocolos e sim da Arquitetura que, além desses 02, possui dezenas de outros Protocolos . Como por ex. PPP, IP, TCP, FTP, TELNET, SMTP, BOOTP, DNS, SNMP, UDP.

4 (Open System Interconnection)
Modelo OSI (Open System Interconnection) Modelo OSI APLICAÇÃO APRESENTAÇÃO SESSÃO TRANSPORTE REDE ENLACE DE DADOS CAMADA FÍSICA

5 Modelo OSI (Open System Interconnection) X Arquitetura TCP/IP)
Aplicação Aplicação Apresentação Sessão Transporte Transporte Rede Rede Enlace de dados Enlace Camada Física

6 Modelo OSI 7 – APLICAÇÃO: Disponibiliza serviços de rede, para processos aplicativos como: correio eletrônico, transf. de arquivos, emulação de terminais. A 7- Aplicação 6 – APRESENTAÇÃO: Representação de dados, estrutura de dados, negocia a sintaxe de transf. de dados da camada aplicação. 5 – SESSÃO: Estabelece, gerência e termina sessões entre aplicativos.

7 4 – TRANSPORTE: Trata conexões entre hosts, detecção e recuperação
de falhas, controle de fluxo de informações, Ex. se a rede conecta ou não, se chegou ou não seu arquivo. 3 – REDE: Fornece conectividade e seleção de caminhos entre dois Sistemas finais. 2 -ENLACE DE DADOS: Fornece transferência, notificação de erro, e controle de fluxo de sinais 1 - CAMADA FÍSICA: Fios conectores, voltagens, transmissão da taxa de dados.

8 Comparação entre a arquitetura TCP/IP e o modelo OSI
Comparando-se a arquitetura TCP/IP com o modelo OSI que está estruturado em 7 camadas pode-se dizer que: Na arquitetura TCP/IP a camada de aplicação assume, além das funções da camada de aplicação do Modelo OSI. Também as funções das camadas OSI de apresentação e de sessão: As camadas de transporte e de Rede são bastante assemelhadas em funções a essas mesmas camadas do Modelo OSI.

9 Comparação entre a arquitetura TCP/IP e o modelo OSI
Na arquitetura TCP/IP a camada de enlace assume, além das funções da camada de Enlace do Modelo OSI. Também as funções da camada Física ISO. O TCP trata os dados recebidos da Aplicação (conhecido como carga útil), como sendo um trem de octetos Numerando esses octetos sequencialmente)

10 Dados da Aplicação (fragmento de carga útil)
Ex. quando a carga é recebida em volume maior que o ideal para ser transmitido o TCP Fragmenta-a em blocos de tamanho padrão (default) igual a 536 octetos. A cada fragmento o TCP acrescenta o seu próprio cabeçalho, sendo o Conjunto: (cabeçalho + fragmento) chamado de segmento TCP, conf. Figura. Cabeçalho TCP Dados da Aplicação (fragmento de carga útil)

11 Comparação entre a arquitetura TCP/IP e o modelo OSI
O Fato das arquiteturas terem um número diferente de camadas não Significa, por isso só, que o modelo OSI (que tem mais camadas) é Capaz de realizar mais funções que a Arquitetura TCP/IP; quero dizer que apenas que as diferentes funções foram agrupadas de uma forma diferente. Isto porque as funções que tem que ser executadas para viabilizar Uma solução aberta de redes são sempre as mesmas.

12 Comunicação Sistemas Abertos
Dados Dados APLICAÇÃO APLICAÇÃO APRESENTAÇÃO APRESENTAÇÃO SESSÃO SESSÃO A partir da aplicação do usuário, a informação a ser transmitida será submetida a funções em cada camada do Modelo OSI, podendo receber um cabeçalho que adiciona instruções para orientar a camada funcional equivalente no equipamento destino. Este processo é denominado Encapsulamento dos Dados e ocorre até que o quadro da camada de enlace é encaminhado através do meio físico para o equipamento destino. Quando o pacote chega ao seu destino, as instruções (contidas no cabeçalho) são retiradas à medidaque o pacote “sobe”pelas camadas do modelo OSI, até a sua chegada à camada de Aplicação. Este é o processo de Desencapsulamento dos Dados. Cada camada do modelo OSI provê serviços para a camada imediatamente acima. Por exemplo, a camada de Rede escolherá a melhor rota para “encaminhar” o dado da camada de Transporte, que por sua vez fará um “túnel lógico” fim-a-fim, garantindo o transporte dos dados para a camada de Sessão. É importante notar que nem todas as arquiteturas de rede implementam as sete camadas do modelo OSI separadamente. Cada arquitetura implementa as funções de cada camada através de protocolos específicos. TRANSPORTE TRANSPORTE REDE REDE ENLACE DE DADOS ENLACE DE DADOS CAMADA FÍSICA CAMADA FÍSICA

13 Plug de 25 pinos SUB-D (ISO 2110)
Nível Físico Plug de 9 pinos SUB-D Plug de 25 pinos SUB-D (ISO 2110) Camada Físico: Trata da comunicação de bits brutos num canal de comunicação responsável pela ativação, desativação e manutenção do sinal no meio físico. Define as caracteísticas das interfaces mecânicas e elétricas da rede (RJ-45), o tipo do sinal (digital ou analógico), a tecnologia de transmissão (broadband ou baseband), o tipo de conexão (ponto a ponto, multiponto) e a forma de multiplexação do sinal (FDM, TDM, estatístico). São cosiderados como equipamentos de nível físico (Repetidores, Hubs, Modems e Multiplexadores). Plug de 8 pinos RJ-45 1 - CAMADA FÍSICA: Fios conectores, voltagens, transmissão da taxa de dados.

14 ... Nível Enlace ESTRELA BARRAMENTO ANEL WIRELESS
Camada de Enlace de Dados: A camada de Enlace (Data Link) organiza os bits (1 e 0) da camada Física em unidade lógica de informação denominada quadros (frames). O seu objetivo é controlar o fluxo dos dados no meio físico, corrigir os erros causados por um meio físico não confiável e fazer o endereçamento físico para identificação dos nós na rede. São exemplos de protocolos da camada enlace o IEEE 802.2, Frame Relay e o HDLC (high-Level Data Link Control). São sonsiderados como equipamentos da camada de enlace as bridges e os Switches nível 2. WIRELESS 2 -ENLACE DE DADOS: Fornece transferência, notificação de erro, e controle de fluxo de sinais

15 Padrões de níveis Físico-Enlace
LAN WAN IEEE LLC LLC ET HE RN ENLACE PPP LAPB SDLC MAC Embora o modelo OSI sugira que um determinado nível possa se usado para transportar dados de qualquer padrão de nível superior, este não é o caso do nível Físico. Alguns padrões de nível Físico só podem ser usados por protocolos de enlace de WAN (Wide Area Network), enquanto outros foram definidos para serem usados pelos protocolos de LAN (Local Area Network). O nível de Enlace foi dividido em dois sub-níveis para os protocolos de LAN: LLC (Logical Link Control) e o MAC (Media Access Control). O LLC provê a transparência para os níveis superiores da Tecnologia de rede utilizada (Ethernet, Token Ring, FDDI). O MAC é responsável pela política de acesso ao meio e pelo endereçamento físico. O SDLC (Synchronous Data Link Control), protocolo de WAN definido pela IBM na década de 70, serviu de base para o desenvolvimento dos demais protocolos de enlace para circuitos ponto-a-ponto. A ISSO, baseada no SDLC, criou as especificações ISSO 3309 e ISSO 7809 onde foi definido o protocolo HDLC (High-Level Data Link Control). A partir do HDLC, a CCITT (atual ITU-T) definiu o LAPB (Link Access Procedure Balanced) e o IEEE definiu o IEEE (LLC). Mais tarde foi definido o protocolo PPP (Point-to-Point Protocol, RFCs 1331 e 1332) usado para conetar equipamentos de diferentes fornecedores. PMD = Dependente do meio físico (Physical Medium Dependent) PHY = Protocolo de camada física (Physical Layer Protocol) MAC = Controle de acesso de mídia (Media Access Control) LLC = Controle de enlace lógico (Logical Link Control) ANSI FDDI IEEE 802.3 CSMA/ CD IEEE 802.5 Token Ring PHY EIA/TIA-232 V.24 EIA/TIA-449 V35 G.703 HSSI FÍSICO PMD

16 Nível Enlace Endereço físico (MAC) 24 bit/s 24 bit/s 00AA00.2CFACA
CÓDIGO DO FABRICANTE NÚMERO DE CONTROLE possam compartilhar o mesmo meio físico e serem identificados de forma única A fim de que múltiplos elementos, o sub-nível MAC define o endereço físico do elemento da rede. O endereço físico é denominado endereço MAC. Em algumas interfaces de rede, o endereço MAC é “queimado” em ROM, usando-se neste caso a terminologia BIA (Burned-In Address). Quando a interface é iniciada, o endereço é copiado para a sua memória RAM. O endereço MAC tem 48 bits, representados no formato hexadecimal. Os primeiros seis dígitos do endereço MAC (3 bytes, ou 24 bits) contêm a identificação do fabricante (OUI – Organization Unique Indentifier ou Vendor Code), cujo valor é fornecido pelo IEEE. Os últimos seis dígitos são de responsabilidade de cada fabricante de interface de rede e, em alguns casos podem representar o número de série da interface. 3 Bytes 00AA00.2CFACA 3 Bytes Exemplo de códigos de fabricantes: C Cisco B Novell D Cabletron C 3Com 00-AA-00 Intel

17 Serviço orientado à conexão
Nível Rede Serviço orientado à conexão |---|---|---|---|---| Ethernet UNI UNI Rot. Rot. |---|---|---|---|---| Ethernet Camada de Rede: Controla a operação da sub-rede.. Questões: Roteamento dos pacotes, controle de congestionamento, interconexão de redes heterogêneas (tipos diferentes de endereçamento) etc. O nível de Rede oferece dois tipos de serviços: Orientado à conexão e não orientado à conexão O Serviço orientado à conexão envolve três fases distintas: Estabelecimento de conexão, transferência de dados e fim de conexão. Durante o estabelecimento da conexão é buscado um caminho entre a origem e o destino, e alocados os recursos de rede. Uma vez estabelecida a conexão, os pacotes são transferidos sequencialmente no caminho “encontrado”. Como existe um único caminho, os pacotes chegam ao destino na mesma ordem em que são enviados pela origem. Ao término da transferência, a conexão é finalizada. NNI Token Ring Token Ring Ethernet: - Barramento, Padrão de cabeamento baseada em 10BaseT, cuja taxa é de 10 Mbits/seg.opera sómente com cabeamento categoria 4 ou 5 no Brasil.

18 Nível Rede Serviço não orientado à conexão
Unicast – Identifica 1 computador Individualmente na rede Serviço não orientado à conexão |---|---|---|---|---| Ethernet |---|---|---|---|---| Ethernet UNI UNI O serviço não orientado à conexão não determina previamente nenhum caminho, e também não reserva previamente recursos de rede. O caminho é traçado dinamicamente e os pacotes podem seguir caminhos distintos, não havendo portanto garantia do sequenciamento dos pacotes. O sistema não orientado à conexão tem a flexibilidade de alocar banda dinamicamente, além de ser mais flexível em relação a ocorrências de falhas na rede. Algumas aplicações em tempo real, como voz e vídeo, são intolerantes aos problemas de latência e sequenciamento dos pacotes, exigindo normalmente serviços orientados à conexão. Outras aplicações, como o TFTP (trivial File Tranfer Protocol), implementam o seu próprio mecanismo de confiabilidade, mesmo utilizando serviços de rede não orientados a conexão (UDP e IP). Rot. NNI Rot. Token Ring Token Ring Token Ring – metódo usado na topologia anel, utiliza a tecnologia token passing em um anel físico; as estações se conectam a um Hub, cabeamento par trançado.

19 3 – REDE: Fornece conectividade e seleção de caminhos entre dois
Nível Rede DOMÍNIO ÀREA SEGMENTO NÓ ... É baseado no endereço lógico que o nível de Rede roteia os pacotes dentro da rede corporativa. O endereçamento lógico identifica a localização do elemento (domínio, àrea, segmento) dentro da rede. Enquanto o endereço MAC é pré-estabelecido na fábrica, o endereço lógico é normalmente definido pelo administrador de rede, de acordo com seu esquema de endereçamento. Entretanto, alguns protocolos de rede, como XNS e o IPX, necessitam que apenas parte do endereço lógico seja definido, enquanto outros como o VINES IP geram dinamicamente o endereço. Caso um elemento da rede mude de localização física, o endereço MAC permanecerá inalterado. O endereço lógico poderá sofrer modificação, dependendo do segmento, área ou domínio destino. São exemplos de padrões definidos para camada de rede o IP (Internet Protocol), o IPX (Internetwork Packet eXchange) e o CLNP (ConnectionLess Network Protocol). 3 – REDE: Fornece conectividade e seleção de caminhos entre dois Sistemas finais.

20 Endereçamento das Aplicações
Nível Transporte Endereçamento das Aplicações APLICAÇÃO CORREIO ELETRÔNICO EMULAÇÃO DE TERMINAL TRNSFERÊNCIA DE ARQUIVO APRESENTAÇÃO SESSÃO Camada de Transporte: Trata da comunicação fim a fim. Questões: Dividir os dados recebidos da camada de sessão caso necessário, multiplexação (transparente para a camada de sessão, determinar o tipo de serviço a ser estabelecido, controle de fluxo etc. O nível de Transporte utiliza a técnica de “multiplexaçãö de aplicações” para permitir o uso simultâneo de várias aplicações sobre a mesma camada de rede. Para identificar o pacote por aplicação, o nível de Transporte identifica em cada pacote o endereço da respectiva aplicação. Este endereço’de aplicação é denominado port. São exemplos de padrões definidos para a camada de transporte o TCP (Transmission Control Protocol), o SPX (Sequenced Packet eXchange) e o TP4 (Transport Protocol Class 4). TRANSPORTE ... PORTE DADOS ... segmento 4 – TRANSPORTE: Trata conexões entre hosts, detecção e recuperação de falhas, controle de fluxo de informações, Ex. se a rede conecta ou não, se chegou ou seu arquivo

21 Controle de fluxo fim-a-fim
Nível Transporte Controle de fluxo fim-a-fim transmite Durante a transferência de dados, pode ocorrer congestionamento na rede por duas principais razões: (I) um elemento da rede está gerando mais tráfego do que a rede tem condições de atender ou (II) vários elementos na rede necessitam enviar pacotes simultaneamente através de um único elemento de interconexão, ou para um mesmo destino, estando este temporariamente sem condições de tratar tantas requisições. Quando o pacote chega mais rápido do que o elemento destinatário ou o equipamento de interconexão de rede têm condições de tratar, esta situação será sinalizada para o remetente dos pacote, caso este insista no envio, todos os pacotes neste período de congestionamento serão descartados. Normalmente, ao ser alertado sobre a existência do problema, o remetente irá reduzir a taxa de envio dos pacotes até ser sinalizado o fim do congestionamento. Faz parte da camada de transporte controlar a capacidade dos buffers de recepção e sinalizar aos elementos da rede a existência do problema. não pronto Buffer cheio pronto Buffer vazio transmite

22 Nível Transporte Send 1 Receive 1 Ack 2 Send 2 Receive 2 Ack 3 Send 1
Controle de fluxo fim-a-fim da camada de transporte normalmente é implementado através do mecanismo de janelamento. O tamanho da janela indica quantos pacotes ou bytes podem ser enviados sem que haja confirmação através de um ACK (acknowledgment). No diagrama acima, uma janela de tamanho igual a 1 indica que o elemento transmissor terá que esperar um ACK a cada pacote transmitido. Já uma janela de tamanho igual a 3 indica que o elemento poderá enviar até três pacotes sem que tenha recebido um único ACK. Quanto maior o tamanho da janela, mais eficiente poderá se a comunicação, uma vez que o elemento poderá enviar mais de uma só vez. Ack 3 Send 1 Send 2 Receive 1 Send 3 Receive 2 Receive 3 Ack 4

23 5 – SESSÃO: Estabelece, gerência e termina sessões entre aplicativos.
Nível Sessão NetBIOS RPC X Windows NFS Service Request Camada de Sessão: Permitir que usuários de diferentes máquinas estabeleçam sessões entre si. Questões: Permitir login remoto, gerência do controle de tráfego, gerência de token, sincronização etc. O nível de Sessão estabelece, gerencia e termina as sessões entre as aplicações. Possui mecanismos para sincronização das tarefas. Algumas das especificações mais conhecidas deste nível são: NetBIOS: Network Basic Input Output System, definido pela IBM e Microsoft; RPC: Remote Procedure Call, definido pela SUN; X Windows: Protocolo de sessão que permite terminais gráficos se comunicarem com host remotos como se estivessem diretamente conectados; NFS: Network File System e External Data Representation (XDR), definidos pela SUN. Service Reply 5 – SESSÃO: Estabelece, gerência e termina sessões entre aplicativos.

24 Nível Apresentação Codificação dos dados Criptografia
Texto e Dados ASCII EBCDIC Gráfico e Imagens GIF JPEG PCX TIFF WMF Sons e Animações AVI MIDI MPEG WAV ABC ABC Camada de Apresentação: Preocupa-se com a sintaxe e a semântica das informações transmitidas. Questões: Codificação e decodificação de dados, compressão etc. O nível de Apresentação é responsável por fazer a codificação dos dados de modo que a aplicação os receba em um formato reconhecível. Além de negociação a sintaxe dos dados na rede, o nível de Apresentação, se necessário, fará a tradução entre os diversos formatos de representação dos dados (EBCDIC para ASCII, por exemplo). Também é função deste nível o suporte aos diversos formatos de compressão de imagem (GIF, JPEG), sons (MIDI, WAV) e vídeo (MPEG, AVI). A criptografia pode ser utilizada nesta camada para prover privacidade no tráfego da informação. XKWygsdTUQQ Criptografia 6 – APRESENTAÇÃO: Representação de dados, estrutura de dados, negocia a sintaxe de transf. de dados da camada aplicação.

25 Nível Aplicação APLICAÇÃO - ESTAÇÕES APLICAÇÕES - REDE Gerenciamento HP OPEN VIEW Correio Eletrônico LOTUS NOTES Processador de textos WORD Banco de dados ACCESS Camada de Aplicação: Prover meios para processos de aplicação acessar as facilidades de interconexão visando troca de informação. Questões: Definir um Terminal Virtual de Rede possibilitando compatibilizar os serviços e funções diante de terminais distintos, estabelecer e finalizar conexão entre usuários, monitorar e gerênciar sistemas interconectados etc. O nível de Aplicação provê os serviços da rede de forma transparente para o usuário final. Uma aplicação tem que ter algum módulo de comunicação para ser enquadrado dentro do modelo OSI. Por exemplo, um processador de texto pode incorporar componentes de comunicação e permitir a transferência eletrônica do documento para outro nó da rede. São exemplos de padrões definidos para a camada de aplicação o FTAM (File Transfer Access Management), o X.400 e o VTP (Virtual Terminal Protocol). Emulação de Terminal Planilha de cálculos EXCEL 7 – APLICAÇÃO: Disponibiliza serviços de rede, para processos aplicativos como: correio eletrônico, transferência de arquivos, emulação de terminais.

26 PROTOCOLOS DE CAMADAS SUPERIORES
Modelos OSI e IEEE 802C Modelo OSI Modelo IEEE 802 SUBCAMADA LLC SUBCAMADA MAC CAMADA FÍSICA PROTOCOLOS DE CAMADAS SUPERIORES APLICAÇÃO APRESENTAÇÃO O Modelo IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802 Esta comissão do IEEE é dividida em partes e cada uma publicada em um livro diferente. o IEEE oferece uma introdução ao conjunto de padrões e define as primitivas de interface, o descreve a parte superior da camada de enlace de dados (LLC), e os demais descrevem a camada física e de acesso ao meio (MAC).. LLC: Responsável pela confiabilidade da comunicação. Questões: Controle de erro , controle de fluxo, ocultar a diferença entre os diversos tipos de redes 802 fornecendo uma única interface à camada de rede etc. MAC: Responsável pelo acesso ao meio de comunicação, é diferenciada para cada tipo de rede. Questões: Alocação de canal, endereçamento (a nível de placa), formação de quadro (frame) etc. SESSÃO TRANSPORTE REDE ENLACE DE DADOS CAMADA FÍSICA

27 Protocolos OSI TCP/IP Modelo OSI APLICAÇÃO VT, FTAM, MHS,
ACSE, ROSE, RTSE T E L N F T P S M T P APRESENTAÇÃO APRESENTAÇÃO A pilha de protocolos OSI implementa separadamente cada uma das camadas do modelo OSI, tendo padronizado diversas aplicações como o FTAM (File Tranfer Access and Management), o VTP (Virtual Terminal Protocol), o MHS (message Handling System), o ACSE (Association Control Service Element) e o ROSE (Remote Operation Service Element). Na camada de Rede, a pilha de protocolos OSI oferece dois serviços: um orientado à conexão e outro não orientedo à conexão. O serviço não orientado a conexão está descrito no documento ISSO 8473 e é referenciado como CLNP (ConnectionLess Network Protocol). O serviço orientado à conexão está descrito no documento ISSO 8202 e é referenciado como CMNP (Connection-Mode Network Protocol). A pilha de protocolos TCP/IP só define protocolos a partir da camada de rede, oferecendo o serviço não orientado à conexão, descrito na RFC 791 e referenciado como IP (internet Protocol). Na Camada de Transporte, o TCP/IP possui dois protocolos: TCP (Transmission Control Protocol orientado a conexão) e o UDP (User Datagram Protocol não orientado a conexão). A pilha TCP/IP define, através de diversas RFCs (Request for Comments), várias aplicações padronizadas para o ambiente TCP/IP, entre elas o TELNET (Telecommunications Network), o FTP (File Tranfer Protocol) e o SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). Na arquitetura TCP/IP as funções relativas às camadas de Aplicação, Apresentação e Sessão (do modelo OSI) são definidas em uma única camada denominada Aplicação. Ambas as pilhas de protocolos podem ser implementadas sobre diversas tecnologias de enlace e meios físicos. SESSÃO SESSÃO TRANSPORTE TP0, TP1, .... a TP4 TCP, UDP REDE CLNP, CMNP IP ENLACE DE DADOS Ethernet, Token-Ring, FDDI, Wireless, ATM. CAMADA FÍSICA

28 Ethernet - Cabeamento 10Mbps
Meio de Transmissão Técnica de Sinalização Topologia Comp. máx. p/ segmento Nós por segmento Diâmetro do cabo 10BASE5 cabo coaxial (50 ohm) banda base (Manchester) barramento 500 100 10 mm 185 30 10BASE2 5 mm 10BROAD36 cabo coaxial (75 ohm) banda larga (DPSK) barramento / árvore 1800 -- 0,4 - 1,0 mm 10BASE-FP par de fibras de 850 nm Manchester (on/off) estrela 33 62,5 / 125 m 10BASE-T par trançado s /blindagem 0,4 - 0,6 mm 10BASE5: é a especificação de meio original do e é baseada na Ethernet. A taxa utilizando sinalização digital Manchester é de 10 Mbps. 10BASE2: foi criado como uma opção mais barata em relação ao 10BASE5. Sendo um cabo mais fino, e mais flexível, diminuiu o custo da rede no sentido de não necessitar de um cabo intermediário para conectar ao barramento, e também por que o próprio cabo era mais barato. Esta redução de custos é paga com a diminuição da longitude máxima do cabo. 10BASE-T: Sacrificando um pouco a distância, desenvolveu-se uma modalidade de LAN com taxa de 10 Mbps usando meio UTP (Unshielded Twisted-Pair). Esta especificação define uma topologia estrela, juntamente com um repetidor multiportas (hub) onde cada estação faz uma conexão ponto-a-ponto. 10BROAD36: é a única especificação de banda larga da Utiliza cabos coaxiais de CATV (Cable TV) . 10BASE-F: adicionada para possibilitar que os usuários tomem vantagem da características de distância e transmissão disponíveis com o uso de fibra óptica. O padrão possui 3 especificações: 10BASE-FP (passiva): uma topologia estrela-passiva para interconectar estações e repetidores até 1 Km. 10BASE-FL (link): define um enlace ponto-a-ponto que pode ser usado para conectar estações ou repetidores até 2 Km. 10BASE-FB (backbone): define um enlace ponto-a-ponto que pode ser usado para conectar repetidores até 2 Km. STP = par trançado blindado (shielded twisted pair) UTP = par trançado sem blindagem (unshielded twisted pair) CAT 5 = de categoría 5 CAT 6 e 7 = de categorias 6 e 7

29 Ethernet Cabeamento 100Mbps
100BASE-T 100BASE-X 100BASE-T4 100BASE-T é um conjunto de especificações desenvolvidas pelo comitê do IEEE para prover uma LAN operando a 100 Mbps, a um baixo custo, compatível com Ethernet, ou seja, utilizando o mesmo formato de quadro. Para todas as opções do 100BASE-T a topologia é a mesma do 10BASE-T, ou seja, topologia estrela. 100BASE-X refere-se a um conjunto de opções que utilizam as especificações de meio físico da FDDI. Todos os esquemas do 100BASE-X utilizam dois enlaces entre os nós; um para transmissão e outro para recepção. 100BASE-TX utiliza dois cabos STP ou 2 cabos UTP Cat5 de alta qualidade, 100BASE-FX utiliza duas fibras ópticas. Ambos possuem uma velocidade de sinalização (clock) de 125 MHz. Em muitas construções, qualquer das opções do 100BASE-X necessitam de instalação de novos cabos. Para estes casos, 100BASE-T4 define uma alternativa de menor custo que utiliza categoria Cat3, em adição ao Cat5. Para alcançar os 100 Mbps sobre o cabo de menor qualidade e com clock de apenas 25 MHz, 100BASE-T4 dita o uso de 4 pares trançados entre os nós, com a transmissão de dados fazendo uso de três pares para uma direção de cada vez. 100BASE-TX 100BASE-FX 4 UTP Cat3 ou Cat5 2 UTP Cat5 ou 2 STP Par de fibras

30 ... Broadcast / Multicast Broadcast Multicast
Um pacote de broadcast usa como endereço destino todos os bits iguais a 1 (em hexadecimal, 0xFFFF.FFFF.FFFF). Neste caso, todos os nós da rede escutam e processam o pacote, interrompendo suas CPUs. O broadcast é uma ferramenta poderosa quando o objetivo é enviar um mesmo pacote para todos os nós ao mesmo tempo. Quando mal utilizado, o broadcast pode afetar a performance dos nós, interrompendo a CPU desnecessariamente. Um pacote de multicast é reconhecido como tendo o primeiro bit do primeiro byte do endereço MAC igual a 1 (p.e.0x0100.5EFF.FFFF, 0x ). O objetivo do multicast é enviar um mesmo pacote para um grupo de nós. Normalmente o pacote de multcst interrompe a CPU dos nós da rede. Recentes implementações de drives de placa de rede permitem que este pacote seja examinado pela própria placa de rede, sem interromper a CPU dos nós da rede. O broadcast é uma ferramenta poderosa quando o objetivo é enviar um mesmo pacote para todos os nós ao mesmo tempo. Quando mal utilizado, o broadcast pode afetar a performance dos nós, interrompendo a CPU desnecessariamente O objetivo do multicast é enviar um mesmo pacote para um grupo de nós. Normalmente o pacote de multcst interrompe a CPU dos nós da rede . Recentes implementações de drives de placa de rede permitem que este pacote seja examinado Pela propria rede, sem interromper os nós da CPU da Rede.

31 Ethernet Tratamento de Colisão Confiabilidade
Duas estações escutam o barramento ao mesmo tempo e transmitem simultaneamente, ocorrendo assim uma colisão. Quando duas ou mais estações transmitem simultâneamente num mesmo meio, ocorre a colisão, ou seja, os quadros serão sobrescritos e os dados enviados não serão lidos corretamente. No momento em que cada estação percebe a colisão para de transmitir imediatamente (collision detection) e envia um “sinal de interferência” (jamming signal) para notificar as demais estações da rede e assim fazer com que sessem de transmitir e descartem a nformção que chegar. Tanto o IEEE quanto a Ethernet especificam que a colisão é detectada devido o nível de tensão acima do especificado para transmissão. Este fato limita o tamanho físico do cabo, como o sinal se atenua conforme se propaga, existe a necessidade de um tamanho máximo para o meio onde se propaga, de forma que o sinal oriundo de uma colisão sempre tenha um nível de tensão maior que o máximo sinal especificado. Daí também a existência do sinal de interferência, que é apenas um sinal contínuo de tensão acima do normal visando “bloquear” o barramento. Para que as estações que transmitiram os quadros percebam que seus quadros colidiram, elas devem estar transmitindo enquanto detectam a colisão. Daí a necessidade dos quadros serem mais longos, já que se utilizarmos quadros pequenos não haverá a detecção de colisão. Isso justifica a necessidade de um tamanho mínimo de quadro (72 bytes) e campo de Enchimento que será mostrado mais tarde. Ambas Transmitem Simultâneamente Ocorre a Colisão!

32 Ethernet Comutada switch Ethernet servidor cliente 100 Mbit/s
A idéia da Ethernet comutada é substituir o barramento por um comutador de quadros visando aumentar a eficiência da rede. Este comutador possui uma porta para cada segmento de rede, e esta porta é dedicada àquele segmento. Através de um backplane de alta velocidade o comutador distribui os quadros que chegam a ele aos seus respectivos segmentos de rede. Ele faz isso lendo o endereço MAC de destino (do cabeçalho Ethernet), e comuta o quadro recebido, utilizando seu backplane, apenas porta onde está conectada a estação de destino. Uma grande atratividade do uso de comtadores em redes Ethernet é a possibilidade de interconectar segmentos de velocidades diferentes, como 100 Mbps para os servidores e 10 Mbps para os usuários comuns.

33 Problemas Comuns - Ethernet
Problemas físicos Conectores não encaixados corretamente, cabos partidos, adaptadores com defeito Erros excessivos Ethernet (Excessive Ethernet Errors) Alta utilização causa colisões excessivas Estações com interferência causada por defeito no software ou adaptador Erros FCS (seqüência de verificação de quadros) e outros quadros ilegais causados por defeito no software ou adaptador Problemas de dispositivos de rede (Internetwork device problems) Quadros descartados ou filtrados pelo dispositivo de rede Dispositivos de rede (ponte ou roteador) podem não ser capazes de manipular a carga oferecida

34 Pontes (Bridges) O mais simples dos elementos de interconexão é a ponte. Este dispositivo é designado para uso entre redes locais (LANs) que utilizem protocolos idênticos na camada MAC (o tipo mais simples de ponte). Como estes dispositivos usam os mesmos protocolos, a quantidade de processamento necessária para uma ponte é mínima. A figura acima ilustra o funcionamento de uma ponte interconectando duas LANs utilizando diferentes protocolos MAC (Ethernet e Token Ring). Neste exemplo, uma simples ponte é anexada nas duas LANs; freqüentemente, o funcionamento das pontes é tratados como uas “meias-pontes”, uma em cada LAN. As funções da ponte são muito simples: Ler todos os quadros transmitidos de um lado e aceitar aqueles endereçados a alguma estação do outro lado. No caso das duas LANs terem o mesmo protocolo MAC, apenas retransmite o quadro para o outro lado.

35 Como Atuam as Pontes camadas superiores TCP IP LLC MAC PHY camadas
A comunicação no modelo IEEE funciona de forma muito parecida com a proposta no modelo OSI, desta forma, cada camada tem a impressão de estar se comunicando diretamente a outra de mesmo nível. Para isso, cada camada vem suportar a camada imediatamente superior. Para que a informação seja passada de uma camada para outra existem os chamados PDUs (Protocol Data Units), que são as informações que devem ser passadas a camada abaixo, para que esta venha prestar o serviço desejado pela camada superior. Neste contexto os roteadores, tem o papel de examinar o PDU referente à camada de rede (no exemplo acima o IP), para que desta forma venha possibilitar que as camadas superiores se comuniquem independentemente. LLC MAC MAC PHY PHY PHY terminal ponte terminal

36 Pontes (cont.) Alguns aspectos de projeto devem ser destacados:
A ponte não faz modificações no conteúdo quadros que recebe. A ponte deve conter inteligência de endereçamento e roteamento. No mínimo, a ponte deve saber que quadros encaminhar. No entanto, existe o caso em que mais de duas LANs são interconectadas por um número de pontes. Neste caso, quadro deve ser roteado através de várias pontes em sua viagem até o destino. Em resumo, a ponte provê uma extensão para a LAN que não requer mudança nos software de comunicação nas estações anexadas à LAN. Aparenta para as estações nas duas (ou mais) LANs que existe apenas uma única LAN aonde cada estação possui um endereço único. As estações fazem uso destes endereços únicos e não se preocupam se a estação está ou não na mesma LAN, deixando que a ponte tome o cuidado necessário.

37 Roteadores (Routers) enlaces WAN (redes de longa distância)
Os roteadores são equipamentos que atuam na camada 3 do modelo OSI (camada de rede), eles são responsáveis pela interconexão de segmentos de redes “idependente” do tipo de enlace praticado. Por estarem trabalhando na camada 3, sua função existe apenas lógicamente na rede, porém para que a informação seja passada a ele, é necessário que se realize um enlace de nível 2 entre a origem da informação e o roteador para que a partir dele a informação possa ser roteada até o fim. Para este roteamento, o roteador lê o endereço de destino (endereço IP, por exemplo) e encaminha o quadro ao próximo roteador na direção de seu destino, estabelecendo com o outro um enlace de nível 2. Para que possa escolher que caminho tomar para enviar determinada informação, o roteador deve conhecer a topologia da inter-rede, ou seja, qual caminho tomar para alcançar qual rede. Para este conhecimento, trocam informações de roteamento entre si, fazendo com que cada roteador propague seus conhecimentos sobre a inter-rede para os outros. A troca destas informações de roteamento deve ser controlada, já que dependendo do tamanho da rede, as tabelas se tornam relativamente grandes. Desta forma, devemos configurar os roteadores de forma a impedir que eles ocupem banda demasiadamente.

38 DoD – departamento de defesa dos EUA ( Departament of defense)
Arquitetura TCP/IP Modelo OSI Modelo DoD APLICAÇÃO APLICAÇÃO APRESENTAÇÃO SESSÃO O modelo DoD (Department of Defense) da ARPANet deu origem ao TCP/IP. O modelo DoD tem a filosofia de interconectar e distribuir serviços num ambiente multi-rede. Para tanto, define básicamente duas camadas em sua arquitetura, a camada de Inter-rede e a de Transporte, desta forma ligando qualquer tipo de rede a qualquer tipo de aplicação. Para tanto sugere-se a criação de uma rede virtual sobreposta a rede física e nesta rede virtual todas as demais redes são interconectadas. Este modelo é constituído de 4 camadas: Acesso à Rede: também chamada de camada de enlace de dados ou camada de interface de rede, normalmente contém o driver dos dispositivos no sistema operacional e também suas correspondentes NICs (Network Interface Card) no host. Juntos lida com todos os detalhes de hardware de interfaceamento físico com o meio de transmissão. Inter-rede: também chamada de camada de rede, lida com o movimento dos pacotes pela rede. Roteamento dos pacotes, por exemplo, toma lugar aqui. Transporte: provê um fluxo de dados entre dois hosts, para a camada de aplicação acima. No ambiente TCP/IP existem dois protocolos de transporte completamente diferentes:o TCP (Transmission Control Protocol) e o UDP (User Datagram Protocol). Aplicação: lida com os detalhes de uma aplicação em particular. TRANSPORTE TRANSPORTE REDE INTER-REDE ENLACE DE DADOS CAMADA DE ACESSO À REDE CAMADA FÍSICA DoD – departamento de defesa dos EUA ( Departament of defense)

39 Como funciona... HTTP FTP DNS SNMP TCP UDP ICMP IGMP ARP RARP IP
O funcionamento desta arquitetura é relativamente simples. Analisando de baixa para cima: Na camada de Acesso à Rede, existe Driver de Rede, que é o responsável pela rede física. Para fazer a interligação entre a rede física e a rede virtual utiliza-se dois protocolos de resolução de endereços (associação de endereços lógicos a endereços físico e vice-versa) o ARP (Address Resolution Protocol) e o RARP (Reverse Address Resolution Protocol), conseguindo assim identificar a quem entregar um pacote numa rede física. Na camada de Inter-rede, após ser entregue ao host o Driver de Rede entrega o pacote ao IP (Internet Protocol) que cuidará da distribuição da informação pela Inter-rede. Nesta camada o IP conta com o ICMP (Internet Control Message Protocol) e o IGMP (Internet Group Management Protocol), sendo o primeiro responsável pela gestão de erros e requisições na inter-rede e o segundo pela gestão de grupos de multicasting. O IP entrega o segmento contido em seu pacote para a camada de transporte. Nesta camada exitem dois protocolos completamente diferentes: O TCP (Transmission Control Protocol) provê um fluxo de dados confiável entre dois hosts. É concernido com função tais como divisão dos dados passados a ele pela camada de aplicação em segmentos de tamanho apropriado para a camada de rede abaixo, reconhecimento dos pacotes recebidos, e várias outras funções visando deixar o fluxo de dados confiável. O UDP (User Datagram Protocol) provê um serviço muito mais simples para a camada de aplicação. Apenas envia pacotes de dados chamados de datagramas de um host para o outro, porém não há garantia de entrega do datagrama do outro lado. Qualquer segurança deve ser adicionada pela camada de aplicação. O segmento vindo da camada de transporte é entregue para uma aplicação. Existem muitas aplicações no ambiente TCP/IP, tais como FTP, HTTP, DNS, SNMP, e cada uma destas aplicações é suportada por um protocolo de transporte em específico. ARP RARP IP Driver de Rede

40 Multiplexação de Overhead
Dados de usuário Dados de usuário Cab. da Aplicação Dados da Aplicação Cab. TCP/UDP Quando uma aplicação envia dados utilizando o TCP, os dados são enviados para baixo na pilha de protocolos, através de cada camada, até ser enviado como um fluxo de bits pela rede. Cada camada adiciona informação aos dados inserindo um cabeçalho (e algumas vezes, um rodapé) aos dados que recebe. A unidade de dados que o TCP envia ao IP é chamada de segmento TCP. A unidade de dados que o IP envia a interface de rede é chamada de datagrama IP. Já o fluxo de bits que que flui através da Ethernet é chamado de quadro. Podemos traçar um fluxo semelhante para os dados UDP. A única mudança é que a unidade de dados do UDP de datagrama UDP, e o tamanho do cabeçalho UDP é menor que o do TCP. Este encapsulamento gera a necessidade de que cada camada indique a quem entregar os dados que nela estão encapsulados. Em qualquer um dos casos, é importante que cada camada adicione um identificador para indicar quem está na camada imediatamente acima. Dados da Aplicação Cab. TCP/UDP IP Dados da Aplicação Cab. TCP/UDP IP Ethernet Rodapé 14 20 20/8 4 46 a 1500 bytes

41 Demultiplexação de Overhead
baseada no Número da Porta de Destino do cabeçalho TCP ou UDP TFTP DNS FTP HTTP ICMP IGMP TCP UDP Quando um quadro Ethernet é recebido no host de destino este começa sua subida pela pilha de protocolos e todos os cabeçalhos são removidos pelo protocolo apropriado. Cada protocolo procura procura por certos identificadores em seus cabeçalhos para determinar a que protocolo na camada superior entregar os dados. Chamamos este processo de demultiplexação. demultiplexação baseada no campo Protocolo do cabeçalho IP ARP IP RARP demultiplexação baseada no Ethertype de quadro Ethernet driver Ethernet

42 Endereços IP O padrão do IP especifica que cada host é associado a um endereço único de 32 bits conhecido por Endereço IP Consistindo, geralmente, de um identificador para a rede e um identificador para o host Para prover flexibilidade na associação de endereços a hosts e para permitir a mistura de diferentes tamanhos de rede numa inter-rede, dividiu-se o endereçamento em classes Lembrando que o objetivo da interconexão de redes é prover um sistema de comunicações sem “costuras”. Para atingir este objetivo, o IP deve esconder os detalhes físicos da rede e oferecer as facilidades de uma grande rede virtual. A inter-rede virtual de forma muito semelhante a qualquer rede, permitindo computadores enviar e receber pacotes de informação. Endereçamento é um componente crítico na abstração da inter-rede. Para dar a aparência de um sistema único e uniforme, todos os hosts devem utilizar um esquema de endereçamento uniforme. Para prover um endereçamento uniforme numa inter-rede, o protocolo define um esquema de endereçamento abstrato que associa um endereço único a cada host. Usuário, aplicações, e camadas superiores utilizarão estes endereços abstratos para comunicarem-se. No ambiente TCP/IP o endereçamento especificado pelo IP. O padrão do IP especifica que cada host é associado a um endereço único de 32 bits conhecido por Endereço IP do host. Cada pacote enviado através da inter-rede o endereço IP do remetente (fonte) bem como do destinatário (destino). Então, para transmitir informação através de uma inter-rede TCP/IP, um computador deve conhecer o endereço IP do host remoto para quem a informação está sendo enviado. Conceitualmente, cada endereço de 32 bits é dividido em duas partes: um prefixo e um sufixo; a hierarquia de dois níveis é designada para tornar o roteamento eficiente, tornando o IP um protocolo roteável. O prefixo de endereço identifica a rede fixa (NetID), enquanto o sufixo identifica um host na rede (HostID).

43 Classe de Endereçamento
octeto 1 octeto 2 octeto 3 octeto 4 A Rede Host Host Host Uma vez escolhido o tamanho do endereço IP e decidido dividi-lo em duas partes, faltava decidir quantos bits seriam destinados a cada parte. O prefixo precisa de bits suficientes para permitir um único NetID a ser associado a cada rede física na inter-rede. O sufixo precisa de bits suficientes para permitir cada host anexo à rede física receba um único HostID. Não havia uma escolha simples a ser feita pois adicionar bits a uma parte significava retirar bits da outra. Escolhendo um grande prefixo acomodaria muitas redes, porém limitaria o tamanho delas; escolhendo um grande sufixo poderíamos anexar vários hosts à rede fixa, porém reduzindo o número destas. Como um inter-rede pode incluir tecnologias arbitrária de rede, um inter-rede poderia ser construída de poucas redes físicas de grande porte, enquanto outra poderia ser constituída de várias redes de menor porte. Mais importante ainda, um mesma inter-rede poderia conter uma mistura destes tipos. Consequentemente, adotou-se um esquema de endereçamento que acomodasse tanto . O esquema divide o endereço IP em três classes primárias, onde cada classe tem um diferente tamanho para o prefixo e para o sufixo. Classes A, B e B são chamadas de classes primárias uma vez que podem ser utilizadas para endereçamento de hosts. Elas utilizam o limite dos octetos para dividir o endereço em prefixo e sufixo. Classe A coloca o limite entre o primeiro e segundo octeto. Classe B posiciona o limite entre o segundo e o terceiro octeto, a classe C coloca o limite entre o terceiro e o quarto octeto. B Rede Rede Host Host C Rede Rede Rede Host

44 Regra do Primeiro Octeto
Para que endereçamento entre as classes não colidisse, criou-se regra do primeiro octeto, visando diferenciar o alcance de endereçamento de cada classe Os primeiros quatro bits de um endereço determinam a classe a qual o endereço pertence, e, quando for o caso, especifica como o restante do endereço é dividido em NetID e HostID. Estes limites binários geram a seguinte tabela quando passamos para a notação decimal pontuada: Classe Alcance do primeiro octeto A 0 até 127 B 128 até 191 C 192 até 223 D 224 até 239 E 240 até 255 octeto 1 128 64 32 16 8 4 2 1 Classe A Classe D 1 1 1 Classe B Classe E 1 1 1 1 1 Classe C 1 1

45 Endereços Especiais Prefixo Sufixo Tipo de Endereço Propósito todos 0
este host utilizado durante o bootstrap rede todos 0 rede indentifica uma rede Além da adição de um endereço a cada host, é conveniente ter endereços que possam ser utilizados para denotar redes ou conjuntos de hosts. O IP define um conjunto de formas de endereço especiais que são reservados. Isto é, endereços especiais nunca são associados a hosts. Segue a descrição tanto da semântica como da sintaxe destes endereços: Endereço de Rede: Uma das motivações para a definição das formas de endereço especiais foi a conveniência de ter um endereço que pode ser utilizado para denotar o NetID de uma dada rede. O IP reserva o HostID zero, e o utiliza para denotar a rede. Então endereço denota a rede que foi associada ao NetID classe B Broadcast Direcionado: Algumas vezes é conveniente enviar uma cópia do pacote a todos os hosts numa rede física. Para facilitar a difusão, o IP define o endereço de broadcast direcionado para cada rede física. O endereço de broadcast direcionado é formado pelo endereço de rede mais os HostID com todos os bits em 1. Desta forma um administrador não deve associar um HostID de todos zero ou todos 1. Broadcast Limitado: O termo broadcast direcionado se refere na rede física local, ou seja por todo o domínio de difusão. É utilizado por um host que não sabe o NetID de sua rede local. O IP reserva o endereço (todos 1) para o broadcast limitado. Este Computador: Um host precisa saber seu endereço IP para enviar e receber pacotes uma vez que cada pacote contém o endereço de origem e de destino. O ambiente TCP/IP contém protocolos que um host pode utilizar para obter um endereço IP automaticamente (DHCP, BOOTP, etc.) ao iniciar o sistema. Então, para oferecer um endereço de origem, o IP reservou o endereço para este tipo de transação. Loopback: O IP define um endereço de loopback utilizado para aplicações de teste sobre redes. Programadores costumam utilizar o endereço de loopback para correções de erros preliminares depois que aplicações de rede tenham sido criadas. O IP reserva o NetID classe A 127 para loopback. O HostID é irrelevante - todos HostID são tratados o mesmo. Por convenção, utiliza-se o rede todos 1 broadcast direcionado broadcast numa rede em específico todos 1 todos 1 broadcast limitado Broadcast numa rede local 127 qualquer loopback teste

46 O Cabeçalho IPv4 Internet Protocol V.4
Versão (4 bits) IHL Tipo de serviço (8 bits) Comprimento total (16 bits) Identificação Flags 3 bits Deslocamento do fragmento (13 bits) Endereço de origem (32 bits) Endereço de destino Opções IP (se houver) Tempo de vida Protocolo Checksum do cabeçalho

47 ARP Address Resolution Protocol
O problema consiste em resolver um endereço IP lógico em um endereço físico (p/ex. Ethernet) ARP request ARP reply ... O poderia responder? Sim, sou eu o F.CE.56

48 O Cabeçalho TCP Transfer Control Protocol
Opções (0 ou mais palavras de 32 bits) Dados (Campo opcional) Porta de Origem (16 bits) Porta de Destino Número de seqüência (32 bits) Número de reconhecimento (Acknowledgement) Tamanho de Janela THL (4 bits) (6 bits) URG ACK PSH RST SYN FIN Checksum Ponteiro de Urgência

49 Gerenciamento de Conexão TCP
Cliente Servidor CONNECT / SYN LISTEN SYN SENT SYN RCVD CONNECT / SYN + ACK ACK ESTABLISHED ESTABLISHED Troca de Dados CLOSE / FIN FIN WAIT 1 CLOSE / FIN + ACK FIN WAIT 2 ACK CLOSED CLOSED

50 Fim Obrigada