1. AULA 2 TOPOLOGIAS, PROTOCOLOS, MODELOS OSI E TCP/IP... 2

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1 1. AULA 2 TOPOLOGIAS, PROTOCOLOS, MODELOS OSI E TCP/IP Topologias de Rede Barra Estrela Anel (Token Ring) Árvore Protocolos TCP IP DNS DHCP WINS IPX/SPX UDP Modelo OSI e Modelo TCP/IP Modelo OSI Diagrama Esquemático Física Enlace Rede Transporte Sessão Apresentação Aplicação Modelo TCP/IP... 9

2 2 1. AULA 2 TOPOLOGIAS, PROTOCOLOS, MODELOS OSI E TCP/IP 1.1 Topologias de Rede Esse termo estranho quer dizer que é uma forma, uma maneira de conexão entre os equipamentos de rede. Existem variados tipos de topologias para as mais variadas situações. Existem as topologias dito clássicas, por que são as básicas para se criar outras. Há situações que as topologias padrão existentes não resolvem o problema, então se deve criar uma nova topologia, isto é, uma nova forma de ligação entre os dispositivos de rede. Vejamos as topologias mais usadas: Barra Como o próprio nome diz, os PCs estão ligados por um barramento único. Um exemplo bem claro é uma pequena rede que usa PCs com cabo coaxial. Veja abaixo: Essa topologia é a mais limitada de todas que usam mais que dois PCs, porque somente uma máquina de cada vez pode transmitir mensagens. Se duas máquinas quiserem enviar dados, uma terá que esperar a outra transmitir por que usam o mesmo cabo e quando ele estiver liberado, a outra poderá transmitir. Atenção para esse detalhe: embora o Hub seja muito parecido com o Switch, eles não trabalham de modo igual, até mesmo porque as suas topologias são diferentes. O Hub é uma evolução da topologia em barra que era usada com cabos coaxiais e foi adaptada para trabalhar com cabos de par trançado e conectores RJ-45. Mas é somente isso. Internamente, o Hub se comporta exatamente igual aos cabos coaxiais para enviar sinais. Quando dois PCs transmitirem, um terá que esperar a vez. Em redes com 5 a 10 PCs, isso não chega a ser um problema, mas com redes maiores pode provocar lentidão em excesso, além de comprometer a segurança da rede Estrela Nessa topologia, os cabos dos computadores se dirigem à um ponto central que será o switch, como mostra a figura abaixo:

3 3 Veja outra forma de representar a topologia Estrela: Essa é uma das formas mais usadas para um projeto de rede. O switch é a peça fundamental nessa topologia, pois ele faz uma espécie de chaveamento dos sinais. Ele consegue detectar que máquina está enviando dados, qual é o destino e os envia para o lugar certo. Com isso, cada máquina recebe a sua mensagem de modo individual. O hub não detecta que uma máquina deve receber somente os dados da máquina de origem e envia para todo mundo. Nesse caso, os outros computadores recebem dados que não foram solicitados, podendo causar um congestionamento na rede Anel (Token Ring) Nesta topologia, os computadores são ligados entre si e formam um círculo, como se fosse um anel. Nesta topologia cada estação está conectada a apenas duas outras estações, quando todas estão ativas.

4 4 Uma desvantagem é que se, por acaso apenas uma das máquinas falhar, toda a rede pode ser comprometida, já que a informação só trafega em uma direção. Em termos práticos, nessas redes a fiação, que geralmente é realizada com cabos coaxiais, possui conectores BNC em formato de "T", onde uma das pontas se encaixa na placa de rede; uma é a origem do cabo vinda da máquina anterior e a outra será o prosseguimento para a máquina seguinte Árvore Esta topologia é um misto de várias ligações em estrela. Em vez de se usar um único switch para ligar todos os computadores, são usados vários switches que ligam vários grupos de PCs à um switch central. Essa solução é boa quando se aumenta o número de PCs na rede e não se pode comprar um switch que comporte todos os PCs. Além disso, a rede geralmente tem um desempenho melhor quando se usa essa topologia ao invés da estrela. Deve-se avaliar a situação real e decidir qual topologia usar. Veja um exemplo de topologia em árvore: Essa topologia é bastante utilizada em ambientes setorizados, onde se instala um switch para cada departamento. Outra vantagem nesse tipo de ligação é a organização dos cabos, facilitando a instalação de espelhos e tubos. Existem muitas outras topologias (malha, mista, híbrida, malha completa, etc) que não serão escopo do nosso curso, mas é importante conhecer. Em geral as topologias que serão mais utilizadas serão estrela e árvore. As maiorias dos projetos básicos de rede utilizam dessas topologias, salvo situações especiais. Existem também topologias (AD-HOC e Infraestrutura) que trabalham com redes sem fio. Conforme o avanço das aulas, falaremos mais dessas topologias.

5 5 1.2 Protocolos Um protocolo é uma espécie de linguagem padrão para que duas ou mais máquinas possam trocar informações. Se ele não existisse, nunca poderíamos ligar dois PCs em rede ou qualquer outra coisa em informática. Para nós, o protocolo padrão para se comunicar é o idioma falado, mas isso não impede que usemos o idioma escrito para transmitir uma idéia. No mundo dos computadores, são usados vários protocolos para que eles possam trocar informações, sendo alguns fundamentais e outros usados apenas em alguns momentos. O protocolo TCP/IP é uma grande família de protocolos. Ali tem protocolo para quase tudo que se usa em uma rede moderna. Protocolos para envio e recebimento de s, para acessar à Internet, para endereçamento de máquinas, etc. Claro que existem outros protocolos que não pertencem à família TCP/IP e que são importantes para algumas tarefas, mas essencialmente quem for trabalhar com redes, mesmo que seja de modo amador, deve conhecer bem a família TCP/IP. Quis expor essa matéria antes do estudo dos modelos OSI e modelo TCP/IP porque fica difícil entendê-los sem conhecer os protocolos. À medida que formos avançando nos estudos, procurarei expor em Matérias Especiais alguma aplicação prática dos protocolos do TCP/IP. A partir daqui começa o estudo de redes de modo mais teórico e pouco ilustrativo. Procurarei explicar tudo de maneira mais claramente possível sem ter que carregar na linguagem. Procurem sempre estar lendo esses textos de apoio teórico por que redes é um mar de informação, o livro do curso é extenso e vocês não captam tudo o que é dito em sala de aula. Procurem ler matérias na Internet de sites confiáveis e façam pesquisas sobre outros assuntos relacionados. Como sabem, surgindo dúvidas sobre algum assunto da aula, estou à disposição na sala ou por no meu site TCP TCP significa Transmission Control Protocol ou Protocolo de Controle de Transmissão. Esse protocolo é a base do núcleo da Internet por causa de sua versatilidade e estabilidade, já que verifica se os dados estão sendo enviados de forma correta, na sequência apropriada e sem erros. Tem como funcionamento básico três fases durante uma conexão: estabelecimento da ligação, transferência e término da ligação. O TCP introduz o conceito de porta tipicamente associado a um serviço. Conforme estudaremos os demais protocolos, percebemos que cada um deles e os envolvidos na conexão dispõe de uma porta associada (um valor de 16 bit). Alguns serviços (que fazem uso de protocolos específicos) são tipicamente acessíveis em portas fixas que são numeradas do 1 ao 1023, embora a lista de portas oficiais ultrapasse esse número IP IP significa Internet Protocol ou Protocolo de Internet. É o protocolo usado para envio e recebimento de dados entre duas ou mais máquinas. Se não houver um endereço IP para os computadores, é impossível colocá-los em funcionamento numa rede baseada no modelo TCP/IP. Numa rede o IP é a identificação do host (termo usado para se referir aos computadores de uma rede), sendo assim, não há possibilidade de ter números IP repetidos. O IP é composto de 4 grupos de números, separados por um ponto (ex: ; , etc). Muitos dos protocolos que atuam especificamente numa rede com arquitetura cliente-servidor usam o IP para uma função

6 chamada Resolução de Nomes (os números IP são associados aos nomes de computadores e sites para facilitar a vida do usuário). Veremos mais à frente quais são esses protocolos DNS Significa Domain Name System, ou Sistema de Nomes de Domínio. Esse protocolo usa o IP como ferramenta principal na sua tarefa de conversão de nomes. O DNS permite acessar computadores sem que o usuário ou sem que o próprio computador tenha conhecimento de seu endereço IP. Cada site da internet é acessível por um endereço IP. O problema é que existem tantos que é praticamente impossível decorar o IP de cada um. Imagine que ao invés de digitar você tivesse que informar ao navegador o endereço Imagine então que você tivesse que fazer o mesmo para cada site que você fosse visitar como Google, UOL, Yahoo, etc. Com certeza seria trabalhoso acessar cada um desses sites através do endereço IP, pois além de decorá-los, você teria que consultar uma relação de IPs toda vez que quisesse acessar um site novo. O protocolo DNS faz essa conversão automaticamente e por isso só precisamos digitar no navegador o nome certo do site. Esse protocolo usa a porta 53 do TCP DHCP Significa Dinamic Host Configuration Protocol, ou Protocolo de Configuração Dinâmica de Computadores. Esse protocolo é amplamente utilizado em redes cliente-servidor, onde a máquina servidora atribui automaticamente um endereço IP para os computadores da rede, evitando que esse serviço tenha que ser feito manualmente. Configurase uma faixa de endereços IP para serem distribuídos, e o DHCP faz o resto. Um exemplo muito simples são os endereços usados na Internet. O endereço IP que o seu computador recebe para acessar a Internet é atribuído por um servidor DHCP, que pode ser o roteador ou modem com função de roteador localizado na sua rede local. Veremos essa configuração melhor quando praticarmos a instalação e configuração de um sistema operacional adequado para servidor. O DHCP opera na porta WINS Significa Windows Internet Name Services. É também um sistema de resolução de nomes, como o DNS. Ora, apenas o DNS não é suficiente para a tradução de nomes em IPs? Sim, mas o WINS é o sistema que era usado pelas versões anteriores ao Windows NT (95, 98 e ME). Foi mantido dentro do TCP por questões de compatibilidade com redes que ainda utilizam esses sistemas. O WINS faz a resolução de nomes no padrão NETBIOS, que é uma espécie de serviço de nomes que são atribuídos às máquinas da rede, de modo mais simples que o DNS. Se você estiver trabalhando com redes que usam 100% das máquinas o Windows XP como cliente, você não precisará configurar no servidor o WINS. Mas, se apenas uma máquina for adicionada na sua rede e a mesma usa qualquer versão anterior ao Windows NT, você precisará configurar o WINS no servidor sob o risco dessa máquina ficar fora do logon feito no servidor. O WINS usa a porta 42 (não-oficial).

7 IPX/SPX Esse protocolo não pertence à família TCP/IP, mas é importante conhecê-lo porque ele é utilizado por alguns jogos em rede. Ao contrário do TCP/IP, ele não é instalado automaticamente no Windows, mas oferece suporte a ele. Ele foi desenvolvido pela empresa Novell para redes baseadas nesse protocolo. Embora menos versátil, ele é tão rápido como o TCP/IP. Na verdade, são dois protocolos separados (IPX e SPX), como no TCP/IP. O IPX trabalha na porta 213 do TCP para trocar pacotes na área de trabalho UDP Significa User Datagram Protocol, é um protocolo bem simples da camada de transporte do modelo OSI (que iremos estudar em instantes). Ele permite que uma aplicação qualquer envie um pacote de dados ao seu destino, mas ao contrário do TCP, não garante que ele irá chegar ou não. Por não ser um protocolo confiável, ele não pode ser usado para cópia de dados importantes pela rede ou Internet ou qualquer outra ação que precise ter garantia dos dados intactos. Ele é usado para transmissão de áudio e vídeo ao vivo pela Internet ou rede local. Por não fazer verificação de confiabilidade dos dados enviados, ele é mais rápido que o TCP, porém menos seguro. O UDP é equivalente em quase todas as portas do TCP, embora haja algumas exclusivas para ambos. Existem muitos outros protocolos que não foram citados aqui, porque se assim fosse, isto se tornaria um livro e não um texto de apoio teórico. No final desse texto há uma tabela que mostra alguns dos protocolos que não estão explicados aqui. Clique neles e procure saber um pouco do que eles fazem e também os que foram comentados, para conhecê-los mais tecnicamente. 1.3 Modelo OSI e Modelo TCP/IP Modelo OSI O modelo OSI possui 7 camadas por onde os dados viajam até atingir o seu destino. Exemplificando, quando enviamos uma informação de um PC para outro através da rede, essa informação passará por essas camadas até ser enviada para o outro PC. É como se fosse um recruta que precisa falar com o general. Como ele não pode ir direto ao seu destino, a sua mensagem tem que passar pelo soldado, sargento, tenente, etc. Mas por que tantas camadas? Por que cada uma delas tem uma tarefa diferente da outra e que é essencial para que a mensagem chegue perfeita ao outro lado. Nós não podemos fisicamente ver essas camadas, mas elas atuam nos bastidores, como se fosse uma novela. Para que vejamos a programação da televisão, muitas pessoas trabalham por trás das câmeras. Podemos dizer que elas são as nossas camadas do modelo OSI. Não vemos, mas sabemos que estão lá. A seguir, mostrarei essas camadas e uma breve descrição sobre elas. O que vai ser demonstrado é bem básico em se tratando de modelo OSI. Existem livros que dedicam um capítulo inteiro para cada camada, dada a riqueza de detalhes. Mas o que vai ser exposto já é suficiente para se ter uma noção e base para se aprofundar em literaturas específicas.

8 Diagrama Esquemático Veja abaixo graficamente como é representado o modelo OSI: 7. APLICAÇÃO Fluxo da informação ao ser enviada do computador para a rede 6. APRESENTAÇÃO 5. SESSÃO 4. TRANSPORTE Fluxo da informação ao ser recebida da rede pelo computador 3. REDE 2. ENLACE 1. FÍSICA Conforme observamos no esquema acima, quando enviamos dados pela rede pelo nível mais alto das camadas (Aplicação), ele percorre todas as outras até chegar ao nível mais baixo (Física) que são os próprios cabos de rede. Então, os dados percorrem os cabos e chegam ao seu destino fazendo o processo inverso, chegando ao nível mais alto. Vejamos abaixo o que acontece em cada uma das camadas: Física Essa é a camada que trata de componentes físicos como conectores, cabos, hub e switch. Os dados aqui são recebidos e enviados sem nenhuma verificação de erros para a camada superior. Aqui também é tratada a velocidade das interfaces de rede (10/100/1000 Mbps) Enlace Essa camada é responsável pela transmissão e recepção de frames (conjunto de dados acompanhados de informações de endereçamento e correção de erros). Os dados que são passados para a camada superior (Rede) estão isentos de erros. A maior parte dos circuitos da placa de rede e os seus drivers fazem parte dessa camada Rede Essa camada leva em conta o fato de existir uma rede com muitos computadores e, possivelmente, muitos caminhos que podem ser usados pelos dados para trafegar. Aqui também leva-se em conta os caminhos que os dados irão percorrer ao longo das redes e sub-redes existentes. A compatibilização com redes diferentes também é feita aqui. Um roteador é um exemplo claro de dispositivo que atua na camada 3.

9 Transporte Nessa camada leva em conta que vários processos podem estar usando a rede simultaneamente. Por exemplo, podemos usar um programa de correio eletrônico e navegar na Web. Um fato importante é que essa camada faz uma ligação entre as camadas 1, 2 e 3 (que são completamente dependentes dos dispositivos de rede) e as camadas 5, 6 e 7 (que são camadas de alto nível e operam independentemente dos dispositivos de rede) Sessão Esta camada de alto nível é responsável por gerenciar o fluxo de dados que passam pela rede. Por exemplo, é de sua responsabilidade recomeçar uma transmissão do ponto onde parou caso haja uma interrupção Apresentação Leva em conta a codificação dos dados e eventuais conversões, representação de caracteres (ASCII / UNICODE), compressão de dados e criptografia Aplicação É a porta de entrada para a rede ou o sistema de comunicação. Fornecem funções essenciais para aplicativos que operam sobre o modelo OSI. O padrão OSI foi criado para dar uma padronização às redes, para que os diversos fabricantes de hardware para redes deixassem de impor soluções proprietárias e adotassem um sistema aberto, que todos pudessem usar independentemente de fabricante ou hardware. Só que nem todos os sistemas o seguem à risca. O modelo TCP/IP, como veremos adiante, não segue o modelo OSI, apesar de ser dividido em camadas e com uma configuração semelhante Modelo TCP/IP O modelo TCP/IP divide a rede em 5 camadas, onde aplicativos que usam a rede baseada no TCP/IP e Internet operam na camada 5. Essa camada é correspondente às camadas 5, 6 e 7 do modelo OSI. Veja abaixo o diagrama esquemático deste modelo: 5. APLICAÇÃO 4. TRANSPORTE 3. INTERNET 2. ENLACE 1. FÍSICA

10 a) A camada 1 e 2 são as mesmas do modelo OSI quando se trata de rede local. Quando se fala em Internet, essas camadas são diferentes porque os meios de comunicação são externos; b) A camada 3 é onde atua o protocolo IP, um dos mais importantes para uma rede interna ou externa; c) A camada 4 é onde ficam os protocolos TCP e UDP, que são essenciais à camada 5; d) A camada 5 é onde ficam os protocolos usados por vários programas de rede local e Internet (correio eletrônico, navegadores Web). 10 Veja abaixo uma relação com os protocolos principais e as camadas do modelo TCP/IP. Ao parar com o mouse em cima deles, aperte a tecla Crtl e clique para saber mais sobre cada um. Camada 5.Aplicação Protocolo HTTP, SMTP, FTP, SSH, RTP, Telnet, SIP, RDP, IRC, SNMP, NNTP, POP3, IMAP, DNS, PING 4.Transporte TCP, UDP, SCTP, DCCP... 3.Rede IP (IPv4, IPv6), ARP, RARP, ICMP, IPSec... 2.Enlace 1.Física Ethernet, WiFi, IEEE 802.1Q, g, HDLC, Token ring, FDDI, PPP,Switch,Frame Relay, Modem, RDIS, RS-232, EIA-422, RS-449, Bluetooth, USB,... Chegamos ao final da 2ª aula. Espero que tenham gostado e tendo dúvidas, falem comigo. É como eu disse no início dessa última parte, é preciso ler e reler os textos postados no site, procurar referências na Internet e principalmente bons livros. Não se preocupem em querer saber tudo em um dia, mas pouco em muitos dias. Um abraço a todos e até a próxima aula.