Universidade Tuiuti do Paraná UTP

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1 UTP Faculdade de Ciências Exatas e de Tecnologia Cursos de Computação Grupo de Estudos de Redes de Computadores e Sistemas Distribuídos Professores: Marcelo Soares Farias Roberto Néia Amaral

2 Curitiba, 2008 Página 2

3 INTRODUÇÃO Inicialmente, os computadores eram máquinas caríssimas que centralizavam em um único ponto o processamento das aplicações de vários usuários, e muitas vezes de toda uma organização. Com a redução de custos do hardware e introdução dos microcomputadores no cenário da informática, a estrutura centralizada cedeu lugar a uma estrutura totalmente distribuída. Nessa estrutura diversos equipamentos dos mais variados portes processam informações de formas isoladas, o que acarreta uma serie de problemas. Dentre os problemas apresentados, destaca-se a duplicação desnecessária de recursos de hardware (impressoras, discos, etc.) e de software (programas, arquivos de dados etc.). Nesse cenário surgiram as redes de computadores, onde um sistema de comunicação foi introduzido para interligar os equipamentos de processamentos de dados (estações de trabalhos), antes operando isoladamente com o objetivo de permitir o compartilhamento de recursos. Evolução dos Sistemas de Computação Na década de 1950, computadores eram máquinas grandes e complexas, operadas por pessoas altamente especializadas. Usuários enfileiravam-se para submeter suas leitoras de cartões ou fitas magnéticas que eram processados em lote. Não havia nenhuma forma de interação direta entre usuários e máquina. Avanços na década de 1960 possibilitaram o desenvolvimento dos primeiros terminais interativos, permitindo aos usuários acesso ao computador central através de linhas de comunicação. Usuários passavam a ter então um mecanismo que possibilitava a interação direta com o computador, ao mesmo tempo em que avanços nas técnicas de processamento davam origem a sistemas de tempo compartilhado (time-sharing), permitindo que várias tarefas dos diferentes usuários ocupassem simultaneamente o computador central, através de uma espécie de revezamento no tempo de ocupação do processador. Mudanças na caracterização dos sistemas de computação ocorreram durante a década de 1970: de um sistema único centralizado e de grande porte, partia-se em direção à distribuição do poder computacional. O desenvolvimento de minis e microcomputadores de bom desempenho, permitiu a instalação de considerável poder computacional concentração deste poder em uma determinada área. Embora o custo de hardware de processamento estivesse caindo, o preço dos equipamentos eletromecânicos continuava alto, tornando a interconexão entre os vários sistemas para o uso compartilhado de dispositivos periféricos importante. A capacidade de troca de informações também foi uma razão importante para a interconexão. Usuários individuais de sistemas de computação não trabalham isolados e necessitam de alguns dos benefícios oferecidos pôr um sistema centralizado. Ambientes de trabalho cooperativos se tornaram uma realidade tanto nas empresas como nas universidades, exigindo a interconexão dos equipamentos. Para solucionar problemas de desempenho, os pesquisadores criaram novas arquiteturas que propunham a distribuição e o paralelismo como forma de melhorar desempenho, confiabilidade e modularidade dos sistemas computacionais, alem de um sistema centralizado de repositório de informasses, ou melhor, servidores. Página 3

4 Evolução das Arquiteturas A maioria dos computadores projetados até a década de 1980 teve sua concepção baseada nos modelos original de Von Neumann. A interação perfeita entre o modo como os programas são desenvolvidos e a maneira como são interpretados foi uma das razões para o grande sucesso de tal modelo. A revolução nos sistemas de computadores começou com os avanços de tecnologia de integração de circuitos, que reduziram em muito os custos das partes de tais sistemas, onde várias arquiteturas foram então propostas. Dentre as alternativas apresentadas, podemos citar os Sistemas de UCP única com múltiplas Unidades Funcionais, as Máquinas Pipeline e os Processadores de matriz (Array Processors). A idéia de seqüência múltiplas e independentes de instruções em um sistema composto por vários elementos de processamento compartilhando um espaço comum de memória aparece em uma outra arquitetura (Sistemas de Multiprocessadores) com as seguintes características: Dois ou mais processadores de capacidade aproximadamente iguais. Todos os processadores dividem o acesso a uma memória comum. Todos os processadores compartilham os canais de I/O unidades de controle e dispositivos periféricos. O sistema total é controlado pôr um único sistema operacional. Por último surgiram os Sistemas de Processamento Distribuídos por Eckhouse 78 como uma coleção de elementos de processamentos interconectados tanto logicamente quanto fisicamente para execução cooperativa de programas de aplicação com controle dos recursos descentralizado, o qual é o objetivo deste curso. Em Sistemas Distribuídos, o estado do sistema é fragmentado em partes que residem em diferentes processadores e memórias, com comunicação entre essas partes sujeita a retardos variáveis e desconhecidos. Em sistemas distribuídos é impossível forçar a simultaneidade de eventos. A mínima interferência em uma execução de tarefas paralelas vai permitir a obtenção de sistemas de grande desempenho. A não existência de qualquer elemento sem o qual o sistema para totalmente lhe confere alta confiabilidade. A possibilidade de utilização em larga escala de um pequeno número de elementos básicos de hardware e software é responsável pelo elevado grau de modularidade do sistema. Embora difícil de caracterizar, a arquitetura de múltiplos processadores tem melhor aplicação em sistemas que exigem grande disponibilidade, grandes requisitos de vazão, tempos de resposta garantidos e baixos, alto grau de modularidade, e também onde as tarefas podem ser executadas de modo concorrente. Um Sistema Distribuído vai ser formado por um conjunto de módulos processadores interligados por um sistema de comunicação. Vemos então que a interconexão de sistemas veio atender a duas necessidades distintas: Construção de sistemas com maior desempenho e maior confiabilidade Compartilhamento de recursos. Página 4

5 Alguns autores consideram como Sistema Distribuído apenas àqueles construídos para atender a primeira necessidade, classificando como Redes de Computadores os sistemas construídos com a finalidade de permitir o compartilhamento de recursos. Outros preferem classificar todos esses sistemas como Sistemas Distribuídos e subclassificá-los em Máquinas de Arquitetura Distribuída e Redes de Computadores. Uma Máquina de Arquitetura Distribuída é composta por um número ilimitado, mas finito de módulos autônomos de processamento interconectados para formar um único sistema, no qual o controle executivo global é implementado através da cooperação de elementos descentralizados. Uma Rede de Computadores também é formada por um número ilimitado, mas finito de módulos autônomos de processamento interconectados, no entanto a independência dos vários módulos de processamento é preservada na sua tarefa de compartilhamento de recursos e troca de informações. MAS ENTÃO O QUE VEM A SER UMA REDE DE COMPUTADORES? É UM MEIO FÍSICO E LÓGICO DE COMUNICAÇÃO DE DADOS, COMPARTILHADO, O QUAL POSSUI OBJETIVO DE UNIR INFORMAÇÕES ENTRE TODOS OS PARCIPANTES DESTE INFODUTO CONTROLADO DE DADOS. Quando você precisar de ir além do computador em cima de sua mesa, esta na hora de instalar uma rede local. Página 5

6 Classificação das Redes de Computadores As redes de computadores podem ser classificadas quanto sua abrangência geográfica. Para cada tipo de rede deve existir um tipo de meio de transmissão assim como um tipo de protocolo que fará essa comunicação. Na junção de todas estas idéias, podemos considerar que cada tipo de rede, possuirá sua característica particular assim como seus possíveis protocolos de comunicação. TIPOS DE REDES Cada tipo de rede tem suas características principais ligadas a sua abrangência, ou seja, a sua capacidade de atendimento em Km. LAN (Local Area Network) : As redes locais tem uma abrangência limitada por um prédio, uma sala, um campus ou uma fábrica num limite de alguns quilômetros ( 2 a 3 Km). MAN (Metropolitan Area Network) : As redes metropolitanas podem atender uma grande área como uma região metropolitana, por exemplo atendida por uma anel de fibras óticas interligando diversos municípios como se fosse uma infra-estrutura única, com alcance de 30 Km. WAN (Wide Area Network) : As redes WAN também conhecidas como redes de longa distância podem ser redes nacionais atendendo todo o território como também redes internacionais interligadas via satélite ou cabos submarinos. Podemos considerar a tabela abaixo Página 6

7 Topologia Topologia para redes de computadores está relacionada como os equipamentos que compõe uma rede são distribuídos em um determinado espaço. Porem esta distribuição não está relacionada somente a questões físicas, mas sim sobre questões lógicas também. A Topologia define a estrutura da rede. Há dois pontos na definição de topologia: a topologia física, que é o layout real do meio físico de transmissão, e a topologia lógica, que define como os meios são acessados. As topologias físicas geralmente usadas são barramento, anel, estrela, estrela estendida, hierárquica e malha. Barramento: usa um único segmento de transmissão, ao qual todos os hosts se conectam diretamente. Anel: conecta um host ao próximo e o último host ao primeiro. Isso cria um anel físico do cabo. Estrela: conecta todos ao ponto central, sendo normalmente um hub ou switch.. Estrela estendida: une as estrelas individuais vinculando os hubs/switches. Hierárquica: forma similar a uma estrela estendida, mas em vez de unir os hubs/switches, o sistema é vinculado a um computador que controla o tráfego na topologia. Malha: Nesta, cada host tem suas próprias conexões com todos os outros hosts. Isso reflete o projeto da Internet, que possui vários caminhos para qualquer lugar. A topologia lógica de uma rede é a forma como os hosts se comunicam através dos meios. Os dois tipos mais comuns de topologias lógicas são broadcast e passagem de token. Broadcast: simplesmente significa que cada host envia seus dados a todos os outros hosts no meio da rede. As estações não seguem nenhuma ordem para usar a rede, a primeira a solicitar é a atendida. Passagem de token: controla o acesso à rede, passando um token eletrônico seqüencialmente para cada host. Quando um host recebe o token, significa que esse host pode enviar dados na rede. Se o host não tiver dados a serem enviados, ele vai passar o token para o próximo host. Página 7

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9 Dispositivos de Redes Os dispositivos que se conectam diretamente a um segmento de rede são chamados de hosts. Esses hosts incluem computadores, clientes e servidores, impressoras, scanners e muitos outros dispositivos do usuário. Esses dispositivos fornecem aos usuários conexão à rede, com a qual os usuários compartilham, criam e obtêm as informações. Placas de Redes Em termos de aparência, uma placa de rede é uma placa de circuito impresso que se encaixa no slot de expansão de um barramento em uma placa mãe do computador ou em um dispositivo periférico. É também chamada de placa de rede. Em computadores laptop/notebook as placas de rede são normalmente do tamanho de uma placa PCMCIA. As placas de rede são consideradas dispositivos da camada 2 do modelo OSI, porque cada placa de rede em todo o mundo transporta um código exclusivo, chamado de um endereço Media Access Control (MAC). Esse endereço é usado para controlar as comunicações de dados do host na rede. Sempre que existir um dispositivo de rede acoplado ao meio de rede, há algum tipo de dispositivo de placa de rede, mesmo que geralmente não seja exibido. Página 9

10 CABEAMENTOS DE REDE Para que computadores funcionem em conjunto em uma rede, são necessários meios de transmissão ou cabos. Os meios de transmissão são utilizados em redes de computadores para ligar as estações entre si, sendo que estes meios diferem com relação à banda passante, potencial para conexão ponto a ponto ou multiponto, limitação geográfica, imunidade a ruído, custo, disponibilidade de componentes e confiabilidade. Qualquer meio físico capaz de transportar informações eletromagnéticas é passível de ser usado em redes de computadores. Os mais comuns utilizados são: o par trançado, o cabo coaxial e a fibra ótica. Sob circunstâncias especiais, radiodifusão, infravermelho, enlaces de satélite e microondas também são escolhas possíveis. As taxas de transmissão desses meios são medidas em bits por segundo, ou bps. Cabo coaxial É composto de um centro condutivo, envolto por uma camada isolante, e novamente envolto por uma camada condutora. É bastante resistente a interferências. Este possui uma imunidade a ruído ótima, e uma fuga eletromagnética mais baixa. Os ruídos geralmente presentes em áreas urbanas e industriais são de baixa freqüência, tornando as transmissões em banda básica mais susceptíveis a eles. Quanto ao custo, o coaxial é mais caro do que o par trançado, assim como é mais elevado o custo das interfaces para ligação ao cabo. Para ligar esse tipo de cabo na placa de rede de um computador, é necessário um conector BNC e um T. Vantagens de sua utilização Baixos custos de manutenção; Topologia simples de implementar; Resistência à ruídos e interferências; Desvantagens de sua utilização Distâncias limitadas; Baixo nível de segurança; Difícil de fazer grandes mudanças na topologia da rede. Página 10

11 Cabo par trançado Este é composto por dois pares de fios (ou 4 pares ) envoltos por uma camada isolante de forma a reduzir o ruído e manter constante as prioridades elétricas do meio através de todo o seu comprimento. A perda de energia é um parâmetro importante quando se discute não só a taxa máxima de transmissão, mas também a distância máxima permitida, qualquer que seja o meio de transmissão. A perda de energia aumenta com a distância, até chegar um ponto onde o receptor não consegue mais reconhecer o sinal. A energia pode ser perdida por radiação ou por calor. Sua desvantagem é a sensibilidade às interferência e ruído. Com o aumento das taxas de transmissão, cabos de par trançado de melhor qualidade foram gradativamente sendo produzidos. Uma aplicação típica para o par trançado é a ligação ponto a ponto entre terminais e computadores e entre estações da rede e o meio de transmissão. Esse é o mais utilizado atualmente e, o custo total da rede é maior pelo fato de necessitar de equipamentos extras (como hub, por exemplo). O conector utilizado é o RJ-45. Conectorização Pino 1 Branco do Verde Pino 2 Verde Pino 3 Branco do Laranja Pino 4 Azul Pino 5 Branco do Azul Pino 6 Laranja Pino 7 Branco do Marrom Pino 8 Marrom PINO SINAL 1 Transmissão - 2 Transmissão + 3 Recepção Recepção Página 11

12 Fibra óptica A transmissão em fibra ótica é realizada pelo envio de um sinal de luz. O cabo ótico consiste em um filamento de sílica ou plástico, por onde é feita a transmissão da luz. Ao redor do filamento existem substâncias de menor índice de refração, que fazem com que os raios sejam refletidos internamente, minimizando assim as perdas de transmissão. Existem três tipos de fibras óticas: as multímodo degrau, as multímodo com índice gradual e as monomodo. Fibras ópticas não estão sujeitas a interferência e transmitem a uma taxa bastante elevada: Mbps, podendo chegar a Mbps. Características A fibra óptica é praticamente imune às influências do meio ambiente por onde está passando. Imunidade total a interferência eletromagnética e interferência por radio-frequência. Não gera campos magnéticos e eletromagnéticos. Insensível a relâmpagos e descargas atmosféricas. Segura mesmo em contacto com condutores de alta voltagem, pois é totalmente dielétrica. Muito segura contra grampeamento (roubo de informações). Suporta grandes distâncias entre repetidores. Sua aplicação se dá em telecomunicações, é usada para Redes de Telecomunicações e Transmissão de sinais de processamento de dados. Redes de Telecomunicações: - Circuitos de telefonia interurbanos. - Conexões de redes locais (LANs e WANs). - Redes para controle de distribuição de energia elétrica - Redes de transmissão de dados. - Redes de distribuição de sinais de radiodifusão e televisão - Redes de estúdios, cabos de câmeras de televisão. - Redes industriais, em monitoração e controle de processos. - Transmissão de sinais de processamento de dados de computador para computador. - Interligação de circuitos dentro de equipamentos. - Aplicações de controle em geral ( fábricas, maquinários) - Em veículos motorizados, aeronaves, trens e navios Vantagens de sua utilização Desvantagens de sua utilização Página 12

13 Equipamentos de Redes Existem diversos fabricantes de equipamentos de redes de computadores, porem basicamente os equipamentos estão classificados em 3 tipos: 1. Os que simplesmente repassam as informações (sinais elétricos) 2. Os que tratam a informação através dos endereços físicos dos equipamentos 3. Os que realizam a operação de encaminhar a informação através de redes lógicas No grupo 1, que são replicadores de sinais elétricos, trabalhando no nível físico, estão os Hubs e Repetidores No grupo 2, os equipamentos que realizam a comutação no primeiro nível lógico de uma rede, são os Switch. No grupo 3, os equipamentos que realizam o roteamento entre redes diferentes, os Roteadores. HUB A finalidade de um hub é gerar os sinais da rede novamente e os retemporizar. Isso é feito no nível de bit para um grande número de hosts usando um processo conhecido como concentração. Essa definição é muito similar a dos repetidores, por essa razão um hub é também conhecido como repetidor multiportas. A diferença é o número de cabos que se conectam ao dispositivo. Os motivos para se usar os hubs é criar um ponto de conexão central para os meios de cabeamento e aumentar a confiabilidade da rede. Aumenta-se a confiabilidade da rede permitindo qualquer cabo único a falhar sem afetar toda a rede. Isso difere da topologia de barramento onde, se houver uma falha no cabo, toda a rede será afetada. Os hubs são considerados dispositivos da camada 1 porque apenas geram novamente o sinal e o transmite para suas portas. Existem diferentes classificações dos hubs na rede. A primeira classificação é dizer se os hubs são ativos ou passivos. Hubs ativos obtêm energia de uma fonte de alimentação para gerar novamente os sinais da rede. Alguns são denominados dispositivos passivos porque simplesmente repartem o sinal entre vários usuários, como usando um fio "Y". Os hubs passivos não geram novamente os bits. Outra classificação é se os hubs são inteligentes ou burros. Os hubs inteligentes têm portas do console, o que significa que podem ser programados para gerenciar o tráfego da rede. Os hubs burros simplesmente aceitam um sinal da rede de entrada e o repete em todas as portas sem realizar qualquer gerenciamento. Página 13

14 SWITCH Um switch é um dispositivo da camada 2. A diferença entre o hub e o switch é que os switches tomam as decisões com base nos endereços MAC e os hubs não tomam nenhuma decisão. Devido às decisões que os switches tomam, eles tornam uma LAN muito mais eficiente. Fazem isso "comutando" os dados apenas pela porta à qual o host apropriado está conectado. Os switches, à primeira vista, se parecem com os hubs. Os hubs e os switches têm muitas portas de conexão, uma vez que parte de suas funções é a concentração da conectividade. A diferença entre um hub e um switch é o que acontece dentro do dispositivo. A finalidade de um switch é concentrar a conectividade, ao mesmo tempo tornando a transmissão de dados mais eficiente. Ele comuta os pacotes das portas de entrada para as portas de saída, enquanto fornece a cada porta a largura de banda completa. Roteadores O roteador encontra-se na camada de rede OSI, conhecida como camada 3. Toma decisões com base em grupos de endereços de rede ao invés de endereços MAC individuais. Os roteadores podem também conectar diferentes tecnologias da camada 2, como Ethernet, Token-ring e FDDI. No entanto, devido à sua habilidade de rotear pacotes baseados nas informações da camada 3, os roteadores se tornaram o backbone da Internet, executando o protocolo IP. A finalidade de um roteador é examinar os pacotes de entrada (dados da camada 3), escolher o melhor caminho para eles através da rede e depois comutar os pacotes para a porta de saída apropriada. São dispositivos de controle de tráfego mais importantes nas grandes redes. Permitem que qualquer tipo de computador se comunique com qualquer outro computador em qualquer parte do mundo. Página 14

15 Sistema de Endereçamento Devemos considerar que existem dois tipos de endereçamento dentro de uma rede, ou melhor, uma máquina pode assumir 2 tipos de endereços. Os endereços físicos, que são atribuídos pelos fabricantes de placas de redes e os endereços lógicos (IP) atribuídos pelo administrador de redes. Protocolo IP O protocolo IP foi projetado tendo como principal objetivo a ligação inter-redes. Por isto ele é considerado como elemento integrador da Internet, através dele é possível a conexão de diversas sub-redes. A Internet é composta de diversos backbones construídos através linhas de altas velocidades de diversos tipos de tecnologia. A cada um destes backbones estão conectadas várias redes locais de muitas outras instituições cada uma com suas características de sub-rede. Em muitas empresas é comum utilizar o IP, e outros protocolos de sua família, para interligar computadores de tecnologia diferentes. Endereçamento IP Identificadores Universais Diz-se que um sistema provê um serviço de comunicação universal quando é possível a quaisquer dos elementos deste sistema se comunicar arbitrariamente. Para tornar um sistema de comunicação universal, devemos estabelecer um método globalmente aceito para identificação dos componentes a ele conectados. Nas redes TCP/IP, a entidade que atua como identificador universal é o endereço IP, um número de 32 dígitos binários. A idéia básica de seus mentores era a de tornar o roteamento simples e eficiente. As três Classes Primárias de Endereço A Internet é uma gigantesca rede de computadores como qualquer outra rede física. A grande diferença, entretanto, está no fato de que a Internet é uma estrutura virtual, concebida por seus desenhistas e implementada inteiramente em software. Assim, os projetistas tiveram liberdade de arbitrar o tamanho e formato dos pacotes, endereços, técnicas de roteamento, etc. Na questão do endereçamento, cada host é atribuído um número inteiro que será seu endereço - no caso o endereço IP Cada endereço IP possui 32 bits, que se divide em duas partes: uma primeira que identifica a rede a qual esse computador está logicamente conectado e uma segunda parte que identifica o computador propriamente dito. Observe que todas as máquinas conectadas a uma mesma rede irão compartilhar essa primeira parte, que se convencionou chamar net id (identificador da rede). Analogamente, à segunda porção do endereço IP é o host id (identificação da máquina). Em termos práticos, cada endereço IP deverá estar contido em uma das cinco categorias. A classe de um endereço pode ser identificada através do exame dos quatro bits de mais alta ordem, sendo que as três classes básicas (A, B e C) podem ser distinguidas apenas pelos dois primeiros. A classe A, usada para um pequeno número de redes que contêm mais de hosts, reserva 7 bits para o net id e 24 bits para o host id. Os endereços da classe B se destinam a redes de tamanho intermediário (entre 256 e máquinas) e reservam 14 bits para o net id e 16 bits para o host id. Finalmente, a classe C, apropriada para pequenas Página 15

16 redes, aloca 21 bits para o net id e apenas 8 bits para o host id. Observe que os endereços IP são estruturados de forma a permitir uma rápida extração da identificação da rede (net id) e da máquina a ela conectada (host id). Os gateways dependem da extração eficiente do net id para realizar o roteamento dos pacotes IP. Endereço de uma rede e Endereço de Difusão (Broadcast) Por convenção, um host id 0 nunca é atribuído a uma máquina. Ao invés disso, esse endereço com os bits do host id todos zerados irá se referir à rede propriamente dita. O endereçamento IP permite que se faça referência a todos os hosts de uma determinada rede através do chamado endereço de difusão. Um endereço de broadcast é aquele em que os bits do host id são todos 1. Nem todas as redes suportam a difusão, algumas irão precisar de implementação de software e outras não permitirão esta facilidade. Difusão local O endereço de difusão permite que um sistema remoto mande um pacote para todos os nós de uma determinada rede. Do ponto de vista do endereçamento, a desvantagem deste esquema é que ele requer o conhecimento do endereço de rede. Outra forma de endereço de difusão é chamada endereço de difusão limitada ou endereço de difusão local. Este endereço consiste de 32 bits iguais a 1. Esse mecanismo possibilita a referência a todas as máquinas de uma rede local sem que os endereços IP reais sejam conhecidos. Endereços de referência à própria rede e ao próprio host. Campos de endereço preenchidos somente com 1's indicam "todos". Um endereço com 32 bits 1, indica todas as máquinas desta rede e um endereço com todos os bits do host id iguais a 1 indica todas as máquinas de uma determinada rede (especificada no net id). Analogamente, campos preenchidos com 0's são geralmente interpretados como significando "este". Assim, um endereço com 32 bits 0, indica o próprio host (este host) e um endereço com todos os bits do net id iguais a zero, se refere à rede local (esta rede). Endereço de Multicast Muitas tecnologias de rede contêm mecanismos que permitem o envio simultâneo de pacotes a múltiplos destinatários. Em redes de barramento (como a Ethernet) isso pode ser alcançado com o envio de um único pacote (capturado por todos os hosts). Em outras topologias, com conexões ponto-a-ponto, esse pacote deverá ser replicado para alcançar todos os hosts. Página 16

17 Algumas redes suportam um segundo tipo de comunicação ponto multi-ponto, conhecido com multicast. Ao contrário do broadcast, a técnica de multicast permite que cada host "escolha" se deseja ou não participar daquele "canal". Quando um grupo de máquinas decide se comunicar, elas selecionam um endereço de multicast que será, então, o seu canal de comunicação. Na Internet, quando um determinado grupo de máquinas deseja criar um grupo de multicast, elas devem todas "sintonizar", isto é, configurar suas interfaces para receber pacotes enviados para um mesmo endereço. Esse endereço deverá pertencer à Classe D. Assim, cada endereço entre e (mais de 268 milhões de alternativas!) pode ser usado como multicast. A idéia é que hosts podem, a qualquer momento, conectar-se ou desconectar-se de um grupo de multicast. A técnica de multicasting traz como vantagem sobre a difusão, uma melhor seletividade. Isto é, os dados somente serão enviados aos hosts necessários. Notação Decimal Números de 32 bits não são facilmente manipuláveis por seres humanos, e mesmo aplicação não tratam diretamente com este tipo de representação. Uma forma mais fácil de representar endereços IP é a de particioná-lo em quatro octetos convertidos para a notação decimal e separados por pontos. Desta forma, o binário passa a ser tratado como Pode-se também atribuir nomes alfabéticos a hosts, facilitando ainda mais sua memorização. Esta tradução é apoiada por um protocolo específico que atua sobre uma imensa base de dados distribuída conhecida como Domain Name System (DNS). Por questões de simplificação pode-se representar um endereço IP de 32 bits agrupando-os em grupos de 8 bits e representando estes grupos em valores decimais. Por exemplo o endereço representado em forma de ponto decimal seria Classe A até Classe B até Classe C até Classe D até Classe E até Classes de Endereços representados sobe forma decimal Página 17

18 Endereço de Loopback O endereço é reservado à aplicação de loopback. Isto é, qualquer pacote enviado a este endereço não deve trafegar na rede, mas retornar ao próprio remetente (isto equivale a dizer que o pacote retornará da própria interface de rede do host). O endereço de loopback ou localhost se presta a testes e comunicação entre processos que rodam numa mesma máquina. Resumo Especiais Endereçamento de Sub-Rede Uma técnica que permite que se partilhe um mesmo endereço de rede entre diversas redes é o endereçamento de sub-rede. Vamos imaginar uma instituição a qual foi atribuído um endereço classe C mas que possui diversas redes interconectadas em suas instalações. Como partilhar este endereço entre estas diversas redes? A adição de sub-redes implica uma nova subdivisão do endereço IP. O sufixo designador do host (host id) é dividido em duas partes: a primeira designará uma sub-rede, e a segunda um host. O problema básico que surge quando realizamos esta nova divisão é que o esquema convencional de roteamento, que procura extrair a porção que designa a rede, deixa de funcionar. Para suplantar esta dificuldade, introduz-se no sistema de roteamento uma nova entidade: a máscara de sub-rede. A máscara de sub-rede é um número de 32 bits que permite a extração de sua "porção de rede". Isto é, ele possui bits 1 nas posições correspondentes a esta "porção de rede". Para uma rede classe C sem sub-redes a máscara seria: que em notação decimal corresponde a: Página 18

19 Nomenclatura das interfaces no Linux Um sistema Linux pode ter várias interfaces, cada uma com um endereço de Protocolo de Internet (IP) diferente. As interfaces podem ser de diferentes tipos, incluindo: Loopback: lo Ethernet: eth0, eth1,... Wi-Fi: wlan0, wlan1,... Token Ring: tr0, tr1,... PPP: ppp0, ppp1,... Definindo configurações As ferramentas de configuração de rede de baixo nível tradicionais nos sistemas GNU/Linux são os programas ifconfig e route que vêm no pacote net-tools. Essas ferramentas oficialmente foram superadas pelo ip que vem no pacote iproute. O programa ip funciona no Linux 2.2 e superiores e é mais capaz que as ferramentas antigas. Entretanto, as ferramentas antigas ainda funcionam e são mais familiares a muitos usuários. # ifconfig argumentos ( Usado para exibir e configurar uma interface de rede) # route ( Usado para exibir e configurar a tabela de roteamento) Exemplo: Mudando o endereço IP da interface eth0 de para e tornando eth0 como rota para a rede via Executando ifconfig e route sem argumentos de interface, vamos exibir o estado atual de todas as interfaces de rede e roteamento. # ifconfig eth0 Link encap:ethernet HWaddr 08:00:46:7A:02:B0 inet addr: Bcast: Mask: UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:23363 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets:21798 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:0 txqueuelen:100 RX bytes: (12.8 MiB) TX bytes: (19.3 MiB) Interrupt:9 lo Link encap:local Loopback inet addr: Mask: UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1 RX packets: errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets: errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 Página 19

20 collisions:0 txqueuelen:0 RX bytes: (21.6 MiB) TX bytes: (21.6 MiB) # route Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface * U eth0 default UG eth0 Desativando a interface eth0: # ifconfig eth0 inet down Conferindo: # ifconfig # route Ativando a interface com o novo endereço IP e novo roteamento. # ifconfig eth0 inet up netmask broadcast # route add -net netmask gw dev eth0 Para vermos o resultado: # ifconfig eth0 Link encap:ethernet HWaddr 08:00:46:7A:02:B0 inet addr: Bcast: Mask: UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1... lo Link encap:local Loopback inet addr: Mask: # route Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface * U eth UG eth0 #ip Usado para exibir e configurar uma interface de rede. Uso: ip argumentos Os equivalentes para o ip dos comandos ifconfig e route anteriores são: Página 20