Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP Arquitetura TCP/IP Histórico, Serviços e Endereçamento Etienne César R. de Oliveira

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1 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP Arquitetura TCP/IP Histórico, Serviços e Endereçamento Etienne César R. de Oliveira etienne.oliveira@unigranrio.br 1ª Versão – setembro de 2012

2 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP Sumário 1. Histórico 2. Serviços da Arquitetura Internet 3. Endereçamento Internet

3 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 1. Histórico Década de 1960 Guerra Fria 3

4 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) Criação da ARPAnet Objetivo Manter a comunicação entre órgãos do governo e universidades em caso de catástrofes O sistema de rede deve ser capaz de se autoconfigurar em caso de falha de pontos da rede Suporte a caminhos redundantes Serviços básicos: Transferência de arquivos Mensagens eletrônicas Conceito de comutação por pacotes BBN (Bolt, Beranek & Newman) Implementação da ARPAnet 1968 – Interconexão de 4 universidades americas (UCLA, UCSB, SRI, Utah) Interconexão através de um equipamento especial denominado IMP (Interface Message Processor) Definição de um novo protocolo — NCP (Network Control Protocol) 1969 – Início das operações 1972 – 15 nós e 23 hosts 1972, Washington – Conferência Internacional sobre Comunicações Computacionais Demonstração pública 1. Histórico 4 Leonard Kleinrock

5 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 1. Histórico Evolução da ARPAnet 1972 — Correio Eletrônico, inventado pela BBN (empresa que inventou o modem e havia construído o IMP da ARPA) 1972 — Especificação dos protocolos Telnet e FTP 1973 — ARPANET torna-se uma rede intercontinental Inglaterra Noruega 1974 — 62 servidores na rede Esquema de endereçamento do NCP apresentava limitações 5

6 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 1. Histórico 1974 – Especificação do TCP/IP Esquema de endereçamento capaz de suportar até 4 bilhões de máquinas (adeus ao NCP) Adoção de uma arquitetura multicamadas Função do TCP (Transmission Control Protocol) Entrega “confiável” das mensagens trocadas entre dois hosts Função do IP (Internet Protocol) Definir o caminho a ser seguido pelas mensagens trocadas entre dois hosts Vint Cert & Robert Kahn 1984 – Adoção do TCP/IP 1º de Janeiro – 1.000 hosts da Internet adotaram em massa o TCP/IP 6

7 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 1. Histórico 1981 – BITnet 1983 – IAB e Divisão da ARPAnet MILnet – Aplicações Militares ARPAnet – Aplicações de Pesquisa 1984 – DNS (Domain Name System) 1986 – Registro MX, NFSnet (backbone de 56Kbps), IETF, IRTF (IAB) 1988 – IANA, IRC, NFSnet (backbone de 1,544Mbps) 1990 – Internet 1991 – Conexão com a FAPESP (9,6 Kbps), Gopher, WWW, PGP, NFSnet (backbone 44,736Mbps) 7

8 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 8 1. Histórico Mapa da RNP (a partir de 1991) 8

9 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 1. Histórico Mapa da RNP 9

10 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 2. Serviços da Arquitetura Internet Para transmissão As mensagens são divididas em pequenas parcelas Segmentos de dados da aplicação acondicionados em protocolos da aplicação (HTTP, FTP, SMTP, etc.) Cada parcela é repetidamente acondicionada (empacotada) a medida que seguem o seu caminho Dado da aplicação é colocado em um pacote TCP ou UDP Pacote TCP ou UDP é colocado em um pacote IP Pacote IP é colocado em um quadro de enlace 10 Nível Físico (802.2, 802.3, FDDI, etc.) Nível de Rede (IP) Nível de Transporte (TCP, UDP) Nível de Aplicação (Telnet, FTP, etc.)

11 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 2. Serviços da Arquitetura Internet Para recepção Os pacotes que chegam à máquina destinatária são pacotes acondicionados dentro de outros pacotes Logo, os pacotes aninhados são desempacotados por cada nível até que as parcelas sejam remontadas e enviadas ao módulo de software adequado 11 Nível Físico (802.2, 802.3, FDDI, etc.) Nível de Rede (IP) Nível de Transporte (TCP, UDP) Nível de Aplicação (Telnet, FTP, etc.)

12 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 2. Serviços da Arquitetura Internet Nível de Aplicação Oferece aos softwares do usuário o acesso à Internet Os protocolos e serviços padronizados de comunicação para as tarefas mais comuns na rede as: correio eletrônico (SMTP), conexão remota (TELNET), transferência de arquivo (FTP), acesso ao www (HTTP), entre outros. Para usar serviços da rede é necessário especificar o endereço do destinatário o serviço de nome é utilizado para traduzir os endereços mnemônicos para os endereços numéricos da rede 12 Nível Físico (802.2, 802.3, FDDI, etc.) Nível de Rede (IP) Nível de Transporte (TCP, UDP) Nível de Aplicação (Telnet, FTP, etc.)

13 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 2. Serviços da Arquitetura Internet Nível de Transporte Na recepção da mensagem e do endereço Divide a mensagem em segmentos de tamanho compatível com as especificações da camada de transporte Acrescenta números de sequência aos segmentos Anexa o endereço destinatário Despacha o pacote para o nível de rede Ofereces serviços de transferência de dados fim-a-fim entre aplicações Principais protocolos: TCP (Transport Control Protocol) UDP (User Datagram Protocol) 13 Nível Físico (802.2, 802.3, FDDI, etc.) Nível de Rede (IP) Nível de Transporte (TCP, UDP) Nível de Aplicação (Telnet, FTP, etc.)

14 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 2. Serviços da Arquitetura Internet Nível de Transporte TCP (Transmission Control Protocol) Forma, juntamente com IP, o par TCP/IP Realiza funções de transporte: Decomposição das mensagens em pacotes Numeração dos pacotes Controle de erros de transmissão Serviço de entrega de dados com conexão UDP (User Datagram Protocol) Possui funcionalidades bem mais simplificadas que o TCP Uso em redes de alta qualidade Serviço de entrega de dados sem conexão 14 Nível Físico (802.2, 802.3, FDDI, etc.) Nível de Rede (IP) Nível de Transporte (TCP, UDP) Nível de Aplicação (Telnet, FTP, etc.)

15 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 2. Serviços da Arquitetura Internet Nível de Rede Serviços e protocolos asseguram o poder de conectividade da internet Função: interconexão de diversas redes Adotado o protocolo IP Implementa um serviço de comunicação sem conexão, baseado em comutação de mensagens Implementa um mecanismo de roteamento das mensagens Permite que programas de aplicação troquem informações mesmo que estejam executando em estações conectadas a redes completamente diferentes Independência do Meio Físico Endereçamento Universal 15 Nível Físico (802.2, 802.3, FDDI, etc.) Nível de Rede (IP) Nível de Transporte (TCP, UDP) Nível de Aplicação (Telnet, FTP, etc.)

16 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 16 2. Serviços da Arquitetura Internet Protocolo IP Projetado para permitir a interconexão de redes de computadores, utilizando a tecnologia de comutação de pacotes Hosts Gateways ou routers

17 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 17 2. Serviços da Arquitetura Internet Milhões de sistemas computacionais conectados Hospedeiros ou sistemas finais Enlaces de comunicação Fibra, cobre, rádio, satélite Roteadores Encaminham os pacotes de dados pela rede ISP Local Operadora de telecom. ISP Regional Roteador Estação de trabalho Servidor Comp. móvel

18 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 2. Serviços da Arquitetura Internet Transportar pacotes do host origem ao destino Presente em todo roteador Três funções importantes: Determinação do caminho: rota tomada pelo pacote da origem ao destino (algoritmos de roteamento) Comutação: move pacotes da entrada do roteador para a saída apropriada do roteador Configuração de chamada: algumas redes requerem configuração de chamada para caminho rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física 18

19 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 19 2. Serviços da Arquitetura Internet Arquitetura TCP/IP Protocolos de Enlace e Físico Internet Protocol (IP) ARPRARP Transmission Control Protocol (TCP) User Datagram Protocol (UDP) Programas de Aplicação DNS FTPTelnet NFS SNMP Internet Protocol (IP) HTTP SMTP... ICMP

20 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 3. Endereçamento Internet Notação Decimal Pontuada 20

21 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 3. Endereçamento Internet Endereçamento Hierárquico NetIDHostID 32 bits Identifica a rede à qual a máquina está conectada Identifica a máquina na rede 21

22 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 22 3. Endereçamento Internet Classes de Endereçamento07152331 0 Net ID Host ID Classe A 10 Net ID Host ID Classe B 110 Net ID Host ID Classe C 1110 Multicast ID Classe D 1111 Classe Reservada para novas aplicações Classe E

23 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 23 3. Endereçamento Internet Como determinar a classe das redes conhecendo o endereço em Notação Decimal Pontuada? CLASSE A Primeiro bit é “0” Primeiro decimal < 128 CLASSE B Primeiros 2 bits são “10” 128  Primeiro decimal < 192 CLASSE C Primeiros 3 bits são “110” 192  Primeiro decimal < 224

24 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 3. Endereçamento Internet Classe A Usada em redes de grande porte Endereços de rede variam de 1 a 126 Cada rede tem aproximadamente 16 milhões de endereços07152331 0 Net ID Host ID Classe A 24

25 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 3. Endereçamento Internet Classe B Usada em redes de médio porte Endereços de rede variam de 128.0 até 191.255 Cada rede tem aproximadamente 65 mil endereços07152331 10 Net ID Host ID Classe B 25

26 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 3. Endereçamento Internet Classe C Usada em redes de pequeno porte Endereços de rede variam de 192.0.0 até 223.255.255 Cada rede tem 256 endereços 110 Net ID Host ID Classe C 07152331 26

27 Escola de Ciência e Tecnologia Arquitetura TCP/IP 3. Endereçamento Internet Desvantagens Deslocamento físico Expansão da rede Loopback 27