Aula 01: Arquitetura TCP/IP

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1 Aula 01: Arquitetura TCP/IP
Protocolos de Rede Aula 01: Arquitetura TCP/IP

2 Bibliografia James F. Kurose e Keith W. Ross Andrew S. Tanenbaum
Redes de Computadores e a Internet: uma abordagem top-down 5ed. Andrew S. Tanenbaum Redes de Computadores 4ed. Gabriel Torres Redes de Computadores: Curso Completo Carlos E. Morimoto Redes: Guia Completo 3ed.

3 Protocolos O que é um protocolo? Lígua comum Tempo para falar
Cultura local Outros fatores

4 Protocolos Protocolos de Aplicação FTP (File Transfer Protocol)
SSH (Secure Shell) HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) POP 3 (Post Office Protocol) IRC (Internet Relay Chat) TELNET

5 Protocolos Protocolos de Transporte Protocolos de Rede
TCP (Transmission Control Protocol) SPX (Sequential Packet eXchange) Protocolos de Rede IP (Internet Protocol) IPX

6 Protocolos Protocolos de Enlace
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) ATM (Asynchronous Transfer Mode) Ethernet FDDI (Fiber Distributed Data Interface) HDLC (High-level Data Link Control) xDSL

7 Ferramentas NetSimK VirtualBox PacketTracer

8 Arquitetura TCP/IP Criada por Vint Cerf e Robert Kahn.
O primeiro nó da Arpanet foi criado em primeiro de maio de 1969 na Universidade da Califórnia. Arpanet significa Advanced Research Projects Agency Network e foi a primeira rede de computadores à base de comutação de pacotes.

9 Arquitetura TCP/IP Formada pelos protocolos TCP e IP.
É uma arquitetura de referência. Pontos fortes do TCP/IP: Protocolo não-orientado a conexão Política do melhor esforço Fragmentação de dados Arquitetura aberta

10 OSI: Modelo de Referência da ISO
•OPEN SYSTEMS INTERCONNECTION (Interligação de Sistemas Abertos) –Primeiro passo em direção a um modelo standard (padronizado), a nível internacional, de protocolos de comunicação entre sistemas (abertos)-1984. –O modelo é composto de 7 camadas, em que cada uma fornece um conjunto de funções à camada de cima, baseando-se nas funções que lhes são fornecidas pela camada de baixo.

11 Organização do Modelo OSI
•Camadas dependentes da rede –Física, Ligação de Dados (Enlace), Rede –Dependem do meio físico de transmissão, da topologia da rede •Camada de Interface –Transporte –Fornece uma interface independente da rede para ser usada pelas camadas orientadas à aplicação. •Camadas orientadas à aplicação –Sessão, Apresentação, Aplicação –Dependem da máquina e do sistema operacional

12 Organização do Modelo OSI –funções de cada nível

13 Modelo de Camadas OSI •Aplicação
–Oferece serviços de rede ás aplicações baseados em protocolos •Apresentação –Apresentação de dados – conversões de formatos entre máquinas •Sessão –Estabelece a comunicação entre a origem e o destino •Transporte –Liga processos em computadores diferentes - cria o conceito de conexão •Rede –Fornece o endereço global na rede – cria o conceito de pacote •Ligação de Dados (Enlace) –Agrupa bits para transmissão – cria o conceito de quadro •Fisica –Hardware que compõe uma rede – transforma bits em sinais

14 Modelo OSI Camada Física
É a camada responsável por enviar os bits de um computador para o outro por fio ou por outro tipo de conexão. Ela lida com os sinais elétricos que representam os estados 0 (desativado) ou 1 (ativado) de um bit que viaja pelo cabeamento da rede

15 Modelo OSI Camada de Enlace de Dados
É a camada que lida com pacotes, grupo de bits transmitidos pela rede. Ela depende da camada Física para enviar os bits A camada de Enlace de Dados assegura que os pacotes enviados pela rede serão recebidos e, se necessário, os envia de novo

16 Modelo OSI Camada de Rede
É a camada que lida com datagramas, que podem ser maiores ou menores que os frames. Esta camada lida com o roteamento de datagramas entre os computadores (host) da rede, e conhece os endereços desses hosts na rede.

17 Modelo OSI Camada de Transporte
É a camada que lida com segmentos, que pode ser menor ou maior que os datagramas Essa camada assegura (ou não) que as segmentos viajarão entre os hosts sem perda de dados, se haverá estabelecimento de conexão, e, se necessário, organiza o reenvio dos datagramas

18 Modelo OSI Camada de Sessão
Essa camada estabelece e mantém uma sessão entre aplicativos que estão sendo executados em computadores diferentes Ela trata questões de sincronismo de comunicação

19 Modelo OSI Camada de Apresentação Fornece serviços que vários aplicativos diferentes utilizam, tais como criptografia, compressão ou conversão de caracteres (de ASCII para EBCDIC da IBM)

20 Modelo OSI Camada de Aplicativo
É a camada que lida com as solicitações dos aplicativos que requerem comunicações de rede, como o acesso a um banco de dados ou o envio de um correio eletrônico. Esta camada oferece acesso direto aos aplicativos que estão sendo executados em computadores ligados em rede

21

22 HOST A HOST B Aplicação Apresentação Sessão Roteador Transporte Rede Enlace Físico Rede A Rede B

23 Comparação entre os modelos TCP/IP e OSI
Acesso a rede Internet Transporte Aplicação

24 Arquitetura TCP/IP Comparação com o modelo OSI:

25 Arquitetura TCP/IP Analogia com os correios:
Vídeo:

26 Modelo TCP/IP – “Internet” Transmission Control Protocol/Internet Protocol

27 Arquitetura TCP/IP Camada de Aplicação
Equivale às camadas 5,6 e 7 do modelo OSI. Faz a comunicação entre os aplicativos e a camada de transporte através de portas. Vários protocolos operam nesta camada, os mais conhecidos são FTP, DNS e HTTP. Um pacote que chega para a porta 20, por exemplo, será direcionado ao FTP e um que chega para a porta 80, irá para o HTTP.

28 TCP/IP - Camada de Transporte
Qualidade de serviços de confiabilidade, controle de fluxo e correção de erros. Transmission Control Protocol (TCP), fornece formas excelentes e flexíveis de se desenvolver comunicações de rede confiáveis com baixa taxa de erros e bom fluxo, é um protocolo orientado para conexões. Ele mantém um diálogo entre a origem e o destino enquanto empacota informações da camada de aplicação em unidades chamadas segmentos.

29 TCP/IP - Camada de Transporte
Orientado para conexões não significa que exista um circuito entre os computadores que se comunicam (o que poderia ser comutação de circuitos). Significa que segmentos da camada 4 trafegam entre dois hosts para confirmar que a conexão existe logicamente durante um certo período. Isso é conhecido como comutação de pacotes.

30 Arquitetura TCP/IP Camada de Transporte
É uma camada equivalente à camada de transporte do Modelo OSI. Pega os dados da camada de aplicação e transforma em pacotes a serem enviados para a camada de Internet. Usa multiplexação (portas). Nesta camada operam os protocolos TCP e UDP (User Datagram Protocol).

31 Arquitetura TCP/IP Camada Inter-Redes (Internet)
Equivale à camada de Rede do Modelo OSI e é 100% compatível com ela. Protocolos que operam nesta camada: IP (Internet Protocol) ICMP (Internet Control Message Protocol) ARP (Address Resolution Protocol)

32 TCP/IP - Camada de Internet ou Inter-rede
Sua finalidade é enviar pacotes da origem de qualquer rede na internetwork e fazê-los chegar ao destino, independentemente do caminho e das redes que tomem para chegar lá. O protocolo específico que governa essa camada é chamado Internet protocol (IP). A determinação do melhor caminho e a comutação de pacotes acontecem nessa camada. Igual ao sistema postal (não sabe como a carta vai chegar ao seu destino).

33 Arquitetura TCP/IP Camada Inter-Redes (Internet)
O pacote recebido da camada de Transporte é transformado em datagramas. Os datagramas são enviados para a camada de Interface com a Rede, onde são transmitidos pelo cabeamento da rede como quadros. É responsável pelo roteamento, adicionando informações sobre o caminho ao datagrama.

34 Arquitetura TCP/IP Camada de Interface com a Rede
Esta camada é equivalente às camadas 1 e 2 do Modelo OSI. Envia o datagrama recebido pela camada de Internet em forma de um quadro através da rede. Os dados são enviados pelo cabo como 0s e 1s, ou seja, dados binários. MAC (Media Access Control) e LLC (Logic Link Control).

35 TCP/IP - Camada de acesso à rede
O significado do nome dessa camada é muito amplo e um pouco confuso. É também chamada de camada host-rede. É a camada que se relaciona a tudo aquilo que um pacote IP necessita para realmente estabelecer um link físico e depois estabelecer outro link físico. Isso inclui detalhes de tecnologia de LAN e WAN e todos os detalhes nas camadas física e de enlace do OSI.

36 Arquitetura TCP/IP Resumo:

37 Gráfico do Protocolo: TCP/IP
Acesso a Rede Internet Transport e FTP HTTP SMTP TCP IP (ICMP, ARP, RARP) Internet Sua rede local Outras redes (LANs e WANs) Aplicação Acesso a Rede Internet Transport e FTP HTTP SMTP TCP IP (ICMP, ARP, RARP) Internet Sua rede local Outras redes (LANs e WANs) Aplicação Acesso a Rede Internet Transport e FTP HTTP SMTP TCP IP (ICMP, ARP, RARP) Internet Sua rede local Outras redes (LANs e WANs) Aplicação

38 Semelhanças – TCP/IP e OSI
Ambos têm camadas Ambos têm camadas de aplicação, embora incluam serviços muito diferentes Ambos têm camadas de transporte e de rede comparáveis A tecnologia de comutação de pacotes (e não comutação de circuitos) é presumida por ambos Os profissionais de rede precisam conhecer ambos

39 Diferenças – TCP/IP e OSI
O TCP/IP combina os aspectos das camadas de apresentação e de sessão dentro da sua camada de aplicação O TCP/IP combina as camadas física e de enlace do OSI em uma camada O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas Os protocolos TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet se desenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha credibilidade apenas por causa dos seus protocolos. Ao contrário, geralmente as redes não são desenvolvidas de acordo com o protocolo OSI, embora o modelo OSI seja usado como um guia.

40 Endereçamento IP

41 Endereçamento IP A implementação da característica do endereço lógico universal foi possível a partir da associação de endereços lógicos para as interfaces dos hosts e roteadores

42 Representado em notação decimal pontuada
Número de 32 bits Bits Representado em notação decimal pontuada 72 133 240 21

43 Classes de endereçamento IP
O protocolo IP define cinco classes de endereçamento. A diferença entre as classes está relacionada aos primeiros bits da palavra que define o endereço. As máquinas conectadas à INTERNET vão possuir endereços correspondentes a uma das três primeiras classes de endereçamento (Classes A, B ou C).

44 Classe A Esta classe, identificada pelo primeiro bit (colocado a 0), possui um campo NETID composto de 7 bits (se desconsideramos o bit colocado a 0). Isto significa que podem existir, no máximo, 128 redes de classe A, sendo que cada rede pode endereçar até 2 24 ou ``hosts''. Esta classe é adotada para redes compostas de grandes quantidades de estações.

45 Classe B Os dois primeiros bits dos endereços da classe B são ``1'' e ``0'', respectivamente. Neste formato de endereços, o NetID é composto de 14 bits ( redes de classe B) e o HostID é composto de 16 bits ( estações/rede). Esta classe é reservada para redes consideradas de porte médio.

46 Classe C Os endereços de classe C são caracterizados pela fixação dos três primeiros bits a ``1'', ``1'' e ``0'', respectivamente. O campo NetID é composto de 21 bits ( de redes classe C) enquanto o host ID é composto de apenas 8 bits, o que define um número máximo de 254 estações na rede. É a classe orientada para as redes consideradas pequenas.

47 Quadro Resumo Classes IP
Endereços Privados Máscara Redes Máquinas A a a 1 16 milhões B a a 16.320 65.024 C a a 2 milhões 254 D a - E a