Comunicação de Dados II

Transcrição

1 Comunicação de Dados II Tecnologia em Redes de Computadores IFSULDEMINAS Campus Inconfidentes Prof. Kleber Rezende

2 Interligação em Redes Acomoda distintas tecnologias básicas e hardware. Proporciona forma de se interconectar redes heterogêneas. Esconde detalhes de hardware. Computadores se comunicam independentemente de suas conexões físicas.

3 Interligação em Rede TCP/IP Sistema aberto (RFC's podem ser obtidas via Internet). Denominado oficialmente Pilha de Protocolos TCP/IP. Pode ser usado em redes locais e/ou remotas.

4 Protocolos TCP/IP Fornecem regras para a comunicação. Define formato da mensagem Descrevem o que um computador faz quando recebe uma mensagem. Especificam como um computador trata um erro. É independente de hardware Os protocolos estão para a comunicação assim como os algoritmos estão para a computação.

5 Vantagens do uso de Protocolos Programadores não precisam aprender ou lembrar-se de todos os detalhes de hardware. Programas não ficam restritos a uma arquitetura específica. Podem promover comunicação direta entre um par de máquinas arbitrário.

6 Tipos de Serviços TCP/IP Serviço de entrega de pacotes sem conexão Promove o roteamento de pequenas mensagens de uma máquina para outra. Não há garantia de entrega nem de que os pacotes sejam entregues na mesma ordem em que foram transmitidos. É extremamente eficiente: Mapeamento direto em hardware Serviço de transporte de streams confiáveis Trata de problemas de perda ou falhas de comutação ao longo do caminho percorrido por um pacote. Em nível mais baixo as mensagens são divididas em pequenos pacotes.

7 Serviços de Aplicativos mais comuns na Internet Correio Eletrônico - Serviço sem conexão Transferência de Arquivos - Serviço orientado à conexão Login Remoto - Serviço orientado à conexão

8 Diferenças entre o TCP/IP e outras tecnologias de rede Independência de tecnologia de redes Interconexão Universal Confirmações fim-a-fim Padrões de protocolos de aplicativos

9 Interligação em Redes Diferença entre interconexão em nível de aplicativos e interconexão em nível de rede. Propriedades: 1. Usuários ou programas aplicativos não devem ter conhecimento dos detalhes das interconexões de hardware; 2. Não é necessário conhecer a topologia; 3. Deve ser capaz de enviar dados através de redes intermediárias; 4. Todas as máquinas devem compartilhar um conjunto universal de identificadores.

10 Arquitetura de Interligação em Redes 1. Duas redes só podem ser conectadas por um computador que esteja ligado as duas. 2. Este computador deve cooperar com a comunicação entre duas máquinas. 3. Os computadores que interligam duas redes e cooperam na comunicação são chamados de gateways ou roteadores.

11 Interconexão através de roteadores IP Roteadores necessitam saber sobre a topolo-gia da interligação em redes, além das redes às quais estão conectados.

12 Interconexão através de roteadores IP Roteadores são computadores de pequeno porte. Geralmente têm pouco ou nenhum espaço de armazenamento em disco e pouca memória principal. Roteadores usam redes de destino e não hosts de destino.

13 A visão do usuário O usuário deve ver a interligação em redes como uma rede única; Além de roteadores que conecam redes físicas, o software é necessário em cada host para que os aplicativos usem a interligação como uma rede única. No caso de mudança da rede física, somente o software de interligação em redes deverá ser alterado.

14 A visão do usuário O TCP/IP trata todas as redes do mesmo modo, seja uma Ethernet ou a ANSNET.

15 Perguntas Qual a forma do endereço numa interligação em redes? Como este endereço se relaciona com os endereços físicos? O que acontece quando algum pacote chega muito rápido a um roteador? Como os roteadores aprendem as rotas?

16 Endereços de Interligação em Redes Identificadores Universais: Para tornar universal um sistema de comunicação deve-se aplicar um método de identificação dos hosts que seja aceito globalmente. Hosts são classificados por: Nome: o que o objeto é. Endereço: onde o objeto está. Rota: como chegar até ele.

17 Endereçamento IP Número inteiro de 32 bits Projetado cuidadosamente para tornar o roteamento eficiente Hosts de uma mesma rede compartilham o mesmo prefixo de endereço. Cada endereço é o par (netid, hostid)

18 Classes de Endereços

19 Endereçamento IP Endereço não identifica um host, mas sim uma conexão de rede. Ex.: Host Multi-homed possui dois ou mais endereços. Um endereço onde o hostid igual a zero identifica uma rede. Um endereço onde o hostid consista somente de bits 1 é reservado para broadcasting. (Difusão direcionada) Um endereço de Difusão Limitada consiste de 32 bits 1. É usada quando um host necessita obter o seu endereço.

20 Endereçamento IP Um endereço com o netid igual a zero é interpretado como esta rede, ou seja, a rede onde o pacote chegou. Usado quando um host deseja se comunicar, mas não sabe o endereço da rede. Se um host se move de uma rede para a outra, seu endereço deve ser mudado. Hosts multi-homed podem não ser acessados, mesmo possuindo uma conexão física entre ele e os demais.

21 Endereçamento IP Notação Ponto Decimal: Cada octeto é escrito como um número decimal. Exemplo: é representado por

22 Endereçamento IP Endereço de Loopback ( ): usado para comunicação na máquina local.

23 Resumindo

24 Exemplo

25 Exemplo

26 Mapeamento de Endereços Internet para Endereços Físicos Duas máquinas de uma determinada rede física podem comunicar-se apenas se souberem o endereço físico uma da outra. Objetivo: Permitir que programas de alto nível trabalhem somente com endereços de interligação em redes. Como possibilitar isso?

27 Mapeamento Direto Exemplo: Rede pronet token ring Usa números inteiros pequenos para endereços físicos (até 256). Permite que o usuário escolha um endereço de hardware para uma máquina. Solução de Mapeamento: Escolhe-se endereços físicos que sejam parte dos endereços IP. Exemplo: Endereço físico = 3 Endereço IP =

28 Mapeamento Dinâmico Exemplo: Rede Ethernet Problemas: Cada interface recebe um endereço físico quando é fabricada. Assim, o endereço físico da máquina muda quando trocamos a interface. Endereço Ethernet tem 48 bits, enquanto o endereço IP tem, apenas, 32 bits. Soluções: Tabela de mapeamento. Protocolo de Resolução de Endereços.

29 Address Resolution Protocol Também conhecido como ARP. Fornece um mecanismo razoavelmente eficiente e fácil de manter.

30 Cache de Conversão Paradoxo: A pergunta para B, por difusão, como posso alcançar você? Entretanto, a difusão é muito cara, porque cada máquina da rede deve processar cada pacote de difusão. Assim, computadores que usam ARP mantém um cache com mapeamento entre endereços físicos e endereços IP.

31 Cache de Conversão Algoritmo: 1. Sempre que um computador recebe uma resposta ARP, ele guarda em seu cache o mapeamento recebido. 2. Quando ele transmite um pacote, primeiro ele procura em seu cache uma vinculação de endereços. Caso não encontre envia uma solicitação ARP. A prática mostra que, mesmo um cache pequeno é bastante eficiente, já que a comunicação implica na transferência de mais de um pacote.

32 Aprimoramentos ARP 1. Se A usar ARP para se comunicar com B, é bem provável que B também tenha que se comunicar com A num futuro próximo. B armazena o mapeamento em seu cache e, depois envia a resposta ARP para A 2. Como A difunde sua solicitação inicial, todas a máquinas da rede recebem o pacote. Todas máquinas podem fazer um mapeamento em seus caches do endereços físicos e IP de A. 3. Quando um computador tem sua interface substituída seu endereço físico muda. Esta máquina deve notificar as demais que seu endereço mudou, usando ARP.

33 Implementação ARP Algoritmo de Envio: 1. Dado um endereço IP, o software consulta seu cache para verificar se o mapeamento existe 2. Se existir 2.1. O software retira o endereço físico 2.2. Coloca os dados num quadro contendo aquele endereço 2.3. Envia o quadro Senão 2.4. Transmite uma mensagem de difusão ARP 2.5. Espera uma resposta

34 Implementação ARP Detalhes a serem cuidados: 1. Numa solicitação ARP a máquina de destino pode estar desativada ou muito ocupada. 2. Numa rede Ethernet o pacote pode se perder. 3. Uma máquina A pode ter uma associação para máquina B, mas o hardware de B é substituído.

35 Implementação ARP Algoritmo de Recebimento: 1. Quando um pacote ARP chega, o software retira o par de endereços (IP e físico) do transmissor. 2. Se existir uma entrada (IP) em seu cache local 2.1. Atualiza aquela entrada recarregando o endereço físico. 3. Processa o restante do pacote. 4. Se o receptor tiver o mesmo endereço IP de destino 4.1. Monta uma resposta, adicionando seu endereço físico 4.2. Envia, diretamente, ao solicitador Senão 4.3. Ignora o pacote

36 Encapsulamento ARP Transmissor designa um valor especial ( ) para o campo de tipo (no cabeçalho do quadro) para identificar uma mensagem ARP.

37 Formato do ARP Valores do Campo Operação: ARP - Solicitação (1); Resposta (2) RARP - Solicitação (3); Resposta (4)