Camada de rede. Camada de enlace. Meio Físico

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1 Instituto Federal do Pará - IFPA Ricardo José Cabeça de Souza 2010 Redes Básicas S-12

2 Modelo OSI

3 Camada de Transporte Responsável pela transferência eficiente, confiável e econômica dos dados entre a máquina de origem e a máquina de destino, independente do tipo, topologia ou configuração das redes físicas existentes entre elas Garante ainda que os dados cheguem sem erros e na seqüência correta

4 Camada de Transporte Camada de transporte Camada de transporte Camada de rede Camada de rede Camada de enlace Camada física Camada de enlace Camada física Meio Físico

5 Camada de Transporte Transporta mensagens da camada de aplicação entre os lados do cliente e servidor de aplicação Protocolos da Camada de Transporte: TCP (Transmission Control Protocol) UDP (User Datagram Protocol)

6 Camada de Transporte Protocolos da Camada de Transporte: TCP (Transmission Control Protocol) Serviços Orientados à conexão Alguns com entrega garantida Controle de fluxo Fragmenta mensagens longas em segmentos mais curtos Controle de congestionamento UDP (User Datagram Protocol) Serviços não orientados à conexão Serviços sem garantias Unidade Transporte: segmento

7

8 Camada de Transporte

9 REDES DE COMPUTADORES MODOS DE TRANSMISSÃO Serviço Orientado à Conexão Serviço não Orientado à Conexão

10 REDES DE COMPUTADORES MODO ORIENTADO À CONEXÃO Cliente e servidor trocam informações de controle antes do envio dos pacotes (APRESENTAÇÃO) Uma vez concluída a apresentação, foi estabelecida uma conexão Dividido em três fases: Estabelecimento da conexão Transferência de dados Liberação da conexão

11 REDES DE COMPUTADORES MODO ORIENTADO À CONEXÃO Conjuga com outros serviços Transferência de dados confiáveis Uma conexão entregará os dados sem erro e na ordem certa Confiabilidade com confirmações e retransmissões Controle de fluxo Garante que nenhum dos lados sobrecarregue o outro Controle de congestionamento Controla velocidade de transmissão dos pacotes Evita travamento Identificação de congestionamento: parada no recebimento de confirmações

12 REDES DE COMPUTADORES MODO ORIENTADO À CONEXÃO Protocolo de Controle de Transmissão TCP Transmission Control Protocol Versão inicial: RFC 793 Garante transporte confiável, controle de fluxo e controle de congestionamento Protocolos utilizam TCP: Telnet, SMTP, FTP e HTTP

13 REDES DE COMPUTADORES MODO NÃO-ORIENTADO ORIENTADO À CONEXÃO Não há apresentação mútua Uma única unidade de dados é transmitida da origem para um ou mais destinos sem que seja estabelecido uma conexão A fonte não tem certeza se o pacote chegou Não garante transferência confiável, controle de fluxo ou controle de congestionamento

14 REDES DE COMPUTADORES MODO NÃO-ORIENTADO ORIENTADO À CONEXÃO Protocolo de Datagrama do Usuário UDP User Datagram Protocol Definido pela RFC 768 Protocolos utilizam UDP: VoIP e Videoconferência

15 APLICAÇÕES POPULARES DA INTERNET APLICAÇÃO Correio Eletrônico Acesso a Terminal Remoto Web Transferência de Arquivo Servidor remoto de arquivos Recepção de multimídia Telefonia Internet Gerenciamento de Rede Protocolo de roteamento Tradução de nomes PROTOCOLO CAMADA APLICAÇÃO SMTP Telnet HTTP FTP NFS Proprietário Proprietário SNMP RIP DNS PROTOCOLO TRANSPORTE TCP TCP TCP TCP Tipicamente UDP Tipicamente UDP Tipicamente UDP Tipicamente UDP Tipicamente UDP Tipicamente UDP

16 PORTAS Prover a identificação de uma aplicação em um dado sistema Representada por um número inteiro associado à aplicação a partir de negociação com o sistema operacional São endereços associados às aplicações operando em um sistema Identifica um processo na origem/destino Host pode estar executando várias aplicações

17 PORTAS Existem portas TCP/UDP, numeradas de 0 a Aplicações padronizadas possuem número de portas atribuídos pelo IAB (Internet Activity Board), que são universalmente conhecidos dentro de uma rede Internet. Portas Conhecidas (Well Known Ports) variam de 0 a 1023 (antes 0 a 255) IANA Internet Assigned Numbers Authority

18 PORTAS Portas de 1024 a Portas registradas Portas to Por definição, não pode haver registro de portas neste intervalo dinâmico Lista de Portas ocolos

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20 PORTAS

21 PORTAS Nada o impede de colocar um servidor web escutando na porta 1234 Contudo, ao iniciar a conexão terá que especificar essa porta pra poder conectar Caso contrário o browser irá se conectar direto na porta 80, que é a padrão Explica as URLs no formato O ":1234" da URL é o que especifica a porta em que o servidor web está esperando conexões, porque o browser não tem como adivinhar a porta no colocada no web server

22 Como a transmissão funciona: Estação: SYN (solicita a abertura da conexão) Servidor: SYN (confirma o recebimento e avisa que a porta está disponível) Servidor: ACK (inicia a conexão) Estação: ACK (confirma) Estação: DATA (é enviado o pacote com a mensagem de texto) Servidor: OK (a confirmação, depois de verificar a integridade do pacote) Estação: FIN (solicita o fechamento da conexão) Servidor: FIN (confirma) Estação: FIN (confirma que recebeu a confirmação)

23 SOCKETS Definem um padrão para a determinação dos pontos finais de comunicação entre dois sistemas, para o estabelecimento das conexões e para a troca de dados entre eles. Constituem funções que acessam diretamente a camada de transporte, TCP ou UDP, que escondem das aplicações toda a complexidade envolvida nos protocolos.

24 SOCKET Corresponde à associação do endereço Internet da máquina onde tal aplicação está sendo processada, ao endereço da porta atribuído a essa aplicação nesta máquina Pontos de acesso a serviço criados na origem e no destino Cada socket tem um número (endereço) de socket, que consiste do endereço IP do host e um número de 16 bits local ao host chamado porta

25 Portas Socket Endereço de Rede Camada 4 Camada 3 Camada 2 Camada 1

26 PROCESSO SOCKET Controlado pelo desenvolvedor da aplicação API (Aplication Programming Interface) PROCESSO SOCKET TCP com buffers, variáveis TCP com buffers, variáveis Controlado pelo sistema operacional

27 Socket - Controle do programador Escolha do protocolo de transporte Talvez, capacidade de determinar alguns parâmetros da camada de transporte Tamanho máximo buffer e segmentos O protocolo TCP/IP permite o uso de pacotes com até 64 kbytes, mas normalmente são usados pacotes com até 1500 bytes, que é o tamanho máximo de um frame Ethernet

28 MULTIPLEXAÇÃO Define-se multiplexação como sendo a tarefa de reunir pedaços de dados, vindos de diferentes portas (no hospedeiro de origem), encapsulando esses pedaços com o conjunto de campos para criar segmentos e entregálos a camada de rede

29 Multiplexação

30 DEMULTIPLEXAÇÃO Hospedeiro de destino, recebe segmentos da camada de rede Deve entregar todos os dados desses segmentos ao processo da camada de aplicação A camada de transporte não entrega os segmentos a um processo, mas sim em um socket(porta) intermediário Cada socket tem um identificador exclusivo, que depende de o socket ser TCP ou UDP O direcionamento a uma porta correta de um segmento, é feito a partir da análise de um conjunto de campos que se localiza no segmento Nesse campo encontra-se a porta destinatária, a qual o segmento será direcionado pela camada de transporte Esse direcionamento a porta correta é denominado de demultiplexação

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32 Multiplexação/Demultiplexação

33 PRINCIPAIS FUNÇÕES Transferência de dados Através de mensagens de tamanho variável em full-duplex, oferecendo tanto o serviço com conexão (circuito virtual) quanto o serviço sem conexão (datagrama) Transferência de dados urgentes Dados podem ser transferidos com prioridade maior que os demais, normalmente informações de controle, sinalização e transmissão de interrupções

34 PRINCIPAIS FUNÇÕES Estabelecimento e liberação de conexão Antes e depois das transferências de dados Para se estabelecer a conexão, devem ser negociadas: a classe de protocolo a ser utilizada o tamanho máximo das unidades de dados de protocolo a utilização ou não do serviço de transferência de dados expressos parâmetros de qualidade de serviço (throughput, atraso de trânsito, prioridade, taxa de erro residual, etc) Para se evitar perda de dados, muitas vezes é usada uma técnica conhecida como three-way handshake

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37 PRINCIPAIS FUNÇÕES three-way handshake

38 Fechamento da Conexão

39 PRINCIPAIS FUNÇÕES Multiplexação As mensagens de aplicações simultâneas são multiplexadas para reduzir custo do tempo de utilização da rede ou para melhor aproveitamento da largura de banda disponível Ao chegar ao destino, as mensagens são demultiplexadas para as aplicações destinatárias

40 PRINCIPAIS FUNÇÕES Segmentação blocagem e concatenação Quando o tamanho do pacote IP não suporta o tamanho do dado a ser transmitido, o TCP segmenta (mantendo a ordem) para posterior remontagem na máquina destinatária

41 PRINCIPAIS FUNÇÕES Controle do fluxo Através de um sistema de buferização denominada janela deslizante,, o TCP envia uma série de pacotes sem aguardar o reconhecimento de cada um deles Na medida em que recebe o reconhecimento de cada bloco enviado, atualiza o buffer (caso reconhecimento positivo) ou reenvia (caso reconhecimento negativo ou não reconhecimento após um timeout);

42 JANELA DESLIZANTE Controle de fluxo

43 Slide Show Janela Deslizante

44 PRINCIPAIS FUNÇÕES Controle de seqüência e controle de erros Além da numeração dos segmentos transmitidos, vai junto com o header uma soma verificadora dos dados transmitidos (checksum) O destinatário verifica a soma efetuando o cálculo dos dados recebidos, a fim de evitar perdas, duplicação ou entrega fora de ordem

45 PRINCIPAIS FUNÇÕES Monitoração da qualidade do serviço Deve ser constante, caso contrário, deve ser gerada uma notificação à camada de sessão As funções implementadas pela camada de transporte dependem da qualidade de serviço desejada

46 PRINCIPAIS FUNÇÕES Precedência e segurança Os níveis de segurança e precedência são utilizados para tratamento de dados durante a transmissão

47 SEGMENTO TCP

48 SEGMENTO TCP Source Port Porta de Origem Destination Port Porta de Destino Identifica os pontos terminais locais da conexão

49 SEGMENTO TCP Sequence Number Número de Sequência Identifica o fragmento dentro de todo o fluxo gerado

50 SEGMENTO TCP Acknowledgment Number Número de Confirmação Indica qual o próximo byte esperado

51 SEGMENTO TCP Data Offset Tamanho do cabeçalho Informa quantas palavras de 32 bits compõem o cabeçalho TCP

52 SEGMENTO TCP Reserved Reservado Campo não utilizado. Reservado Para uso futuro

53 SEGMENTO TCP URG Urgent Pointer Indica a utilização do urgent pointer Se for de 1 o pacote deve ser tratado de maneira urgente ACK Campo de reconhecimento É utilizado para indicar que este segmento é um ACK e que o campo Número de Confirmação deve ser interpretado Se for de 1 o pacote é um indicador de recepção PSH Push Indica que este segmento não deve ser enfileirado como todos os outros, mas sim posto à frente na fila Se for de 1, o pacote funciona de acordo com o método PUSH

54 SEGMENTO TCP RST Reset É utilizado para reiniciar uma conexão que tenha ficado confusa devido a falhas no host ou por qualquer outra razão Se for de 1, a conexão é reinicializada SYN - Sincronizar Este bit é utilizado para indicar um pedido de conexão e a confirmação da conexão FIN Final Utilizado para indicar que o emissor não possui mais dados para enviar e deseja finalizar a conexão Se for 1 a conexão interrompe-se

55 SEGMENTO TCP Windows Tamanho da Janela Indica quantos bytes podem ser enviados a partir do byte confirmado. Este campo é utilizado no controle de fluxo do TCP

56 SEGMENTO TCP Checksum Soma de verificação Indicador de integridade do segmento Urgent Pointer Ponteiro de urgência Indica um deslocamento de bytes a partir do número de seqüência atual em que os dados urgentes devem ser encontrados

57 SEGMENTO TCP Options Opções Projetado para que o TCP possa oferecer recursos extras que não foram previstos em seu protocolo Padding Preenchimento Preenche-se o espaço que permanece após as opções com zeros para ter um comprimento múltiplo de 32 bits

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59 SEGMENTO UDP

60 SEGMENTO UDP Source Port Number - Porta de Origem Destination Port Number - Porta de Destino Indicam os pares de porta que estão executando a comunicação

61 SEGMENTO UDP Length - Comprimento Indica o comprimento de todo o datagrama isto é, cabeçalho e dados UDP Checksum Soma de verificação UDP Verificação de integridade do datagrama

62 SOMA DE VERIFICAÇÃO UDP Serve para detectar erros Exemplo: Dado três palavras: Soma duas primeiras: Adicionada a terceira: A soma de verificação é o complemento de 1 em (Checksum)

63 SOMA DE VERIFICAÇÃO UDP No destinatário as quatro palavras são somadas Se nenhum erro for introduzido no pacote, a soma será Recepção: Adicionada a quarta: Soma duas primeiras: Adicionada a terceira:

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65 TABELA COMPARATIVA

66 ESTADOS DO TCP - Cliente Espera 30 s Aplicação cliente inicia conexão TCP CLOSED Envia SYN TIME_WAIT SYN_SENT Recebe FIN Envia ACK Recebe SYN & ACK Envia ACK FIN_WAIT_2 ESTABLISHED Recebe ACK Não envia nada FIN_WAIT_1 Envia FIN Aplicação Cliente inicia fechamento conexão

67 Para sockets TCP os valores possíveis de estado são: CLOSED O socket não está sendo usado. LISTEN Aguardando pedidos de conexões. SYN SENT Tenta ativamente estabelecer conexão. SYN RECEIVED Sincronização inicial da conexão sobre o caminho. ESTABLISHED Conexão foi estabelecida. CLOSE WAIT Abandono remoto; esperar pelo socket fechar.

68 Para sockets TCP os valores possíveis de estado são: FIN WAIT 1 Socket fechado; abandonar conexão. CLOSING Fechado, então abandono remoto espera confirmação. LAST ACK Abandono remoto, então fechado; aguarda confirmação. FIN WAIT 2 Socket fechado; espera por abandono remoto. TIME WAIT Espera depois de fechar por retransmissão de abandono remoto.

69 ESTADOS DO TCP - Servidor Recebe ACK Não envia nada Aplicação servidor cria porta de escuta CLOSED LAST_ACK LISTENING Envia FIN Recebe SYN Envia SYN & ACK CLOSE_WAIT SYN_RCVD Recebe FYN Envia ACK ESTABLISHED Recebe ACK Não envia nada

70 VERIFICAÇÃO DAS CONEXÕES netstat

71 Referências Bibliográficas: KUROSE,, Jim F. ROSS, Keith W. Redes de Computadores e a Internet. Uma nova abordagem. 3. ed. São Paulo: Addison Wesley, TANENBAUM, Andrew S. Redes de computadores. 3. Ed. Rio de Janeiro: Campus, SOARES, Luiz Fernando G. Redes de Computadores: das LANs, MANs e WANs às redes ATM.. Rio de Janeiro: Campus, COMER, Douglas E. Redes de Computadores e Internet.. Bookman, CARVALHO, Tereza Cristina Melo de Brito (Org.). Arquitetura de Redes de Computadores OSI e TCP/IP.Ed. rev. amp. São Paulo: Makron Books do Brasil, Brisa;Rio de Janeiro: Embratel; Brasília:SGA,

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