UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR VII SÃO JOSÉ CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

Transcrição

1 UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR VII SÃO JOSÉ CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO Análise e Caracterização de Tráfego da Rede Local da ALESC Área de Concentração: Redes de Computadores Rodrigo Brasil Gonçalves SÃO JOSÉ, JANEIRO DE 2005.

2 Rodrigo Brasil Gonçalves ANÁLISE E CARACTERIZAÇÃO DE TRÁFEGO DA REDE LOCAL DA ALESC Projeto apresentado à Banca Examinadora do Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia de Computação na Universidade do Vale do Itajaí, Centro de Ensino Superior VII, Campus São José, como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro de Computação. Orientador: Rivalino Matias Júnior São José, Janeiro de 2005.

3 RODRIGO BRASIL GONÇALVES ANÁLISE E CARACTERIZAÇÃO DE TRÁFEGO DA REDE LOCAL DA ALESC Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia da Computação, tendo sido aprovado pelo Curso de Engenharia da Computação, Centro de Educação São José da Universidade do Vale do Itajaí (SC). São José, 21 de Dezembro de Prof. Esp. Alecir Pedro da Cunha Prof. Raimundo Celeste Ghizoni Teive Responsável pela Coord. do TCC Coordenador do Curso Apresentada à Banca Examinadora formada pelos professores: Orientador Prof. Rivalino Matias Júnior Prof. Alessandra Schweitzer, membro da banca examinadora Prof. Alexandre Moraes Ramos membro da banca examinadora ii

4 3 EQUIPE TÉCNICA Nome do aluno Rodrigo Brasil Gonçalves Área de Concentração Redes de Computadores Coordenador de Estágio Professor Alecir Pedro da Cunha Orientador de Conteúdo Professor Rivalino Matias Júnior

5 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Contextualização Objetivos Gerais Específicos Justificativa Metodologia Introdução População e Amostra Coleta de dados Análise dos Dados FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Arquitetura de redes Modelo OSI TCP/IP Endereçamento Tecnologias de Enlance Mapeamento de endereços Internet para endereços físicos (ARP-Address Resolution Protocol) Determinação de um endereço de interligação em redes na inicialização (RARP- Reverse Address Resolution Protocol) Redes Locais (LAN) O Padrão IEEE Padrão Ethernet (10/FAST/GIGA) Ethernet e IEEE Ethernet de 10Mbps Ethernet de 100 Mbps Gigabit Ethernet Elementos de Rede e Conectividade Hubs e Repetidores Pontes Switches Roteadores Gerenciamento de Redes de Computadores Áreas Funcionais Protocolos Protocolo de Gerenciamento SNMP Protocolo de Gerenciamento CMIP Gerência de desempenho em redes locais Conceitos Básicos Definições de desempenho da rede Abordagens utilizadas para a Gerência de Desempenho...50

6 Coleta e Monitoramento Análise exploratória de dados (EDA) Introdução a Séries Temporais Modelos (univariados) A REDE LOCAL DA ALESC Infra Estrutura de TI Principais Recursos de Software e Hardware Estrutura da Rede ANÁLISE E CARACTERIZAÇÃO DO TRÁFEGO DA ALESC Etapas do Trabalho Estratégia de monitoração Escolha do Sistema Operacional Escolha das ferramentas e dados a serem coletados Organização dos dados coletados Análise do link Distribuição do Tráfego de Saída por Protocolo Distribuição do Tráfego de Entrada por Protocolo Comparação entre Entrada e Saída Análise do Servidor de Tráfego de Saída Tráfego de Entrada Comparação de Entrada e Saída Relação de Tráfego entre Link x servidor SMTP Análise do padrão de tráfego Padrão Semanal Padrão Diário Modelo de Predição Metotodologia utilizada para a seleção do modelo CONCLUSÃO REFERÊNCIAS ANEXOS

7 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Estrutura do Modelo OSI...15 Figura 2 Comparação entre as arquiteturas OSI e TCP/IP...18 Figura 3 Representa as três classes de endereços IP mais importantes Figura 4 Exemplo de designações de endereço IP para roteadores e hosts acoplados a três redes Figura 5 Padrão IEEE Figura 6: Exemplos de conexões Ethernet 100BaseT...32 Figura 7 - Repetidor...34 Figura 8 - Hub...34 Figura 9 - Funcionamento do switch comunicando-se a...37 Figura 10 Mostra o Switch Cisco Catalyst 3750 Metro Series...38 Figura 11 Roteadores Cisco 7600 Series...39 Figura 12 Ilustração do funcionamento de um roteador...40 Figura 13 - Áreas funcionais de gerenciamento...41 Figura 14 - Modelo de Gerenciamento...44 Figura 15 - Vazão x Carga oferecida...48 Figura 16 - Tela do Ethereal...54 Figura 17 - Tela do Analisador de Protocolos NTOP, acessado via browser...55 Figura 18 - Tela de captura do Sniffer TCPDUMP, em modo promíscuo fazendo captura de pacotes...56 Figura 19 Detalhamento de um pacote coletado no Sniffer TCPDUMP...57 Figura 20 Servidor de arquivos (Digital/OSF1/True 64)...71 Figura 21 Servidor de ALESC...72 Figura 22 - Switch Router Alcatel Omniswitch Figura 23 - Switch Alcatel OmniStack Figura 24 Rede Interna ALESC (Estações e alguns Servidores)...75 Figura 25 - Rede Interna ALESC (Visão dos Principais Servidores)...76 Figura 26 Desenho da Rede no contexto da Internet, conexão com o CIASC...77 Figura 27 Tela de gerência do switch...77 Figura 28 Tráfego de saída do link...82 Figura 29 Tráfego de entrada do link Figura 30 Primeira semana - bytes enviados por protocolos...85 Figura 31 Segunda semana - bytes enviados por protocolos...85 Figura 32 Terceira semana - bytes enviados por protocolos Figura 33 Quarta semana - bytes enviados por protocolos...86 Figura 34 Quinta semana - bytes enviados por protocolos...87 Figura 35 Sexta semana - bytes enviados por protocolos...87 Figura 36 Sétima semana - bytes enviados por protocolos...88 Figura 37 Oitava semana - bytes enviados por protocolos Figura 38 Primeira semana - bytes recebidos por protocolos...89 Figura 39 Segunda semana - bytes recebidos por protocolos...90 Figura 40 Terceira semana - bytes recebidos por protocolos Figura 41 Quarta semana - bytes recebidos por protocolos...91 Figura 42 Quinta semana - bytes recebidos por protocolos...91 Figura 43 Sexta semana - bytes recebidos por protocolos...92

8 Figura 44 Sétima semana - bytes recebidos por protocolos Figura 45 Oitava semana - bytes recebidos por protocolos Figura 46 Primeira semana - bytes enviados por protocolos do servidor de s...94 Figura 47 Segunda semana - bytes enviados por protocolos do servidor de s...95 Figura 48 Terceira semana - bytes enviados por protocolos do servidor de s...95 Figura 49 Quarta semana - bytes enviados por protocolos do servidor de s Figura 50 Quinta semana - bytes enviados por protocolos do servidor de s Figura 51 Primeira semana - bytes recebidos por protocolos do servidor de s Figura 52 Segunda semana - bytes recebidos por protocolos do servidor de s Figura 53 Terceira semana - bytes recebidos por protocolos do servidor de s...97 Figura 54 Quarta semana - bytes recebidos por protocolos do servidor de s Figura 55 Quinta semana - bytes recebidos por protocolos do servidor de s Figura 56 Fluxo de entrada e saída de bytes da ALESC no servidor de s usando protocolo MTP Figura 57 Fluxo de entrada e saída de s da ALESC usando protocolo SMTP...99 Figura 58 Tráfego de saída do servidor de Figura 59 Tráfego de entrada do servidor de s Figura 60 Tráfego de entrada + saída de dados Figura 61 Horários de pico do tráfego de saída Figura 62 - Horários de pico do tráfego de entrada Figura 63 Valores observados e os melhores modelos

9 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Camadas TCP/IP...17 Tabela 2 Formato de estrutura IEEE Tabela 3 Mostra as restrições de facilidade de escalonamento para Ethernet de 10 Mbps coaxial e UTP...28 Tabela 4 Mostra as limitações para Ethernet de 10 Mbps sobre cabeamento de fibra óptica...29 Tabela 5 - Mostra alguns modos típicos pelos quais repetidores 100BaseT podem ser conectados sem quebrar regras de distância...31 Tabela 6 Mostra as variações de Gigabit Ethernet...32 Tabela 7 - Grupos RMON...51 Tabela 8 Tabela de medidas de tendência central com suas vantagens e desvantagens...61 Tabela 9 Informações do número de bytes de saída e entrada de bytes da ALESC...82 Tabela 10 Informações dos hosts internos que mais enviam e recebem bytes na ALESC...83 Tabela 11 Informações dos hosts externos que mais enviam e recebem bytes na ALESC..84 Tabela 12 Número de bytes de saída e entrada por protocolo no link...84 Tabela 13 Número de bytes de saída e entrada por protocolos do servidor Tabela 14 Correlação entre SMTP do link e do servidor de Tabela 15 Calculo dos modelos Tabela 16 Tabela com as medidas dos modelos testados...106

10 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ALESC Assembléia Legislativa do Estado de Santa Catarina ARP - Address Resolution Protocol BGP- Border Gateway Protocol CSMA/CD - Carrier sense multiple access/collision detection DNS - Domain Name System. FOIRL - Fiber-Optic Inter-Repeater link ICMP - Internet Control Message Protocol IEEE - Institute of Electrical and Eletronic Engineers IP - Internet Protocol MAC - Media Access Control MIB Managent information Base OSI - Open System Interconnection PDU - Protocol Data Unit RIP - Routing Information Protocol SMTP - Simple Mail Transfer Protocol SNMP - Simple network management protocol STA - Spanning Tree Algorithm TCP - Transport Control Protocol TCP/IP - Transmission Control Protocol / Internet Protocol UDP - User Datagram Protocol RTT Round Trip Time HTTP - Hiper Text Transfer Protocol FTP - File Tranfer Protocol

11 1 INTRODUÇÃO 1.1 Contextualização Na década de 80 surgiram as primeiras redes de computadores. Estas foram criadas com o intuito de compartilhamento de dados entre duas ou mais estações. Com o crescimento das redes de computadores surgiu a Internet (Rede Mundial de Computadores), com fins de interconectar estações não apenas localmente, mas também estabelecendo uma ligação de longa distância. Apesar de seu crescimento exponencial, verificado nos últimos anos, e de sua importância cada vez maior na economia e na sociedade, a Internet caracteriza-se por ser uma rede fracamente monitorada e instrumentalizada. Com algumas exceções, o planejamento de capacidade e desempenho das redes são processos muitas vezes baseados na intuição e premissas duvidosas do que em dados concretos dos níveis de utilização e desempenho da rede. (CARVALHO, 1993). Infra-estruturas de medição de tráfego são cada vez mais necessárias em redes a fim de as tornarem mais previsíveis, gerenciáveis e escaláveis. Com o crescimento destas redes se fez necessário o gerenciamento para a operação de redes. O gerenciamento de redes é muito extenso e por esta razão se divide em cinco áreas funcionais, que são: Falhas; Configuração; Contabilização; Desempenho; Segurança. O gerenciamento de desempenho é importante para garantir a qualidade de serviço e assegurar que esta seja atingida a menores custos. (CARVALHO, 1993). Através deste gerenciamento pode-se adequar os meios de comunicação utilizados pelos usuários às suas reais necessidades, auxiliando o setor responsável pela administração de redes a antecipar-se às demandas dos usuários e com isso realizar a manutenção dos níveis de desempenho dos serviços oferecidos. O planejamento da capacidade do sistema sob gerenciamento está diretamente relacionado com a gerência de desempenho. (CARVALHO, 1993). As atividades de controle e monitoração de redes são realizadas, na grande maioria dos casos, por meio de softwares proprietários. Algumas ferramentas de livre distribuição também

12 11 estão disponíveis para monitoração e análise de dados, tais como: IPTRAFFIC, TCPDUMP, ETHEREAL, NTOP dentre outros. De forma geral, a coleta dos dados necessários para a análise é realizada através de um programa chamado Sniffer. O Sniffer é uma ferramenta que coloca uma ou mais interfaces de rede, do sistema monitor, em modo promíscuo, a fim de capturar todos os dados que trafegam por estas interfaces. Ao serem inseridos em pontos estratégicos da rede, estes permitem a coleta de dados globais ou setoriais do ambiente monitorado. Com os dados obtidos, utiliza-se um outro programa chamado de analisador de protocolos (AP), o qual sumariza e classifica os dados de acordo com os padrões de protocolos sendo utilizados. Um analisador de protocolo avançado também fornece estatísticas e informações sobre as tendências do tráfego capturado. Analisadores de protocolos fornecem informações sobre o fluxo de tráfego da rede, a partir do qual pode-se visualizar informações de elementos de rede específicos. Ao contrário dos consoles de gerenciamento baseados em SNMP (simple network management protocol), os analisadores de protocolo são independentes dos dispositivos.(carvalho, 1993). Este trabalho visa caracterizar e analisar o tráfego de dados da rede da Assembléia Legislativa do Estado de Santa Catarina (ALESC). Ao final do processo de medição e análise do tráfego, serão feitas estimativas visando o planejamento de capacidade da rede da ALESC. Neste sentido serão usados dois softwares que conjugam as funções de Sniffer e análise de protocolos. Posterior à coleta e classificação dos dados, será realizada uma análise exploratória de dados, utilizando complementarmente técnicas estatísticas aplicadas aos dados coletados, de forma a se obter um ou mais modelos analíticos que representem o padrão de tráfego da rede da ALESC. 1.2 Objetivos Gerais Caracterizar o tráfego de dados da rede local da Assembléia Legislativa do Estado de Santa Catarina Específicos Apresentar estatísticas do tráfego Internet da ALESC; Apresentar estatísticas do tráfego de E/S do servidor de da ALESC;

13 Criar um modelo analítico para a previsão da carga total voltado para o servidor de e- mail Justificativa Por estar trabalhando na área de gerenciamento de redes há aproximadamente três anos na ALESC, o autor deste trabalho identificou uma oportunidade de se realizar um estudo aprofundado a respeito da rede local ALESC. Esta motivação deve-se, principalmente, por uma forte necessidade de se compreender a referida rede, no que tange à sua atual utilização, a fim de prover informações detalhadas sobre a carga atual e tendências futuras da mesma. Como exemplo de aplicação deste trabalho, recentemente foi feita uma atualização (upgrade) da rede ALESC, substituindo-se Hubs por switches, bem como a atualização do firmware de alguns switches. Esta modificação influenciou o desempenho da rede, porém atualmente não se tem dados suficientes para quantificar o impacto, positivo ou não, deste tipo de modificação. Um trabalho de caracterização de tráfego é de suma importância para não só avaliar a condição atual, mas entender o comportamento da rede em seus diversos aspectos de utilização, ajudando a prever futuras demandas e possíveis gargalos existentes. Baseado em informações consistentes a organização pode realizar seus investimentos de forma orientada, baseando suas decisões em dados confiáveis. Esta avaliação trará não apenas resultados para a rede da ALESC no âmbito técnico, mas contribuirá para o enriquecimento dos profissionais atuantes no setor responsável pela gerência desta rede, por estarem acompanhando e envolvidos neste processo. Além dos aspectos práticos do trabalho citados anteriormente, outros aspectos acadêmicos são relevantes, destacando a aquisição de novos conhecimentos na área de gerencia de redes ao autor deste. 1.4 Metodologia Introdução Basicamente o tipo da pesquisa pode ser exploratória ou descritiva.

14 13 A investigação exploratória é realizada em área na qual há pouco conhecimento acumulado e sistematizado. Por sua natureza de sondagem, não comporta hipóteses que, todavia, poderão surgir durante ou ao final da pesquisa. A pesquisa descritiva expõe características de determinada população ou de determinado fenômeno. Pode também estabelecer correlações entre variáveis e definir sua natureza. Não tem compromisso de explicar os fenômenos que descreve, embora sirva de base pata tal explicação. Diante destes conceitos é seguro dizer que a pesquisa no qual irei me empenhar será do tipo descritiva. Com relação aos procedimentos técnicos adotados a pesquisa se caracteriza como um estudo de campo. Este estudo de campo é feito a partir de entrevistas, observações, formulários, história de vida, conhecendo o local no qual se implementará o projeto População e Amostra Será feito um estudo de toda a população no período de coleta de dados Coleta de dados Nesta etapa de coleta de dados serão usadas ferramentas que ainda serão selecionadas para a captura de dados, sendo que os instrumentos de coleta serão do tipo passivo, ou seja, não interferem no ambiente do estudo Análise dos Dados A utilização de técnicas estatísticas é empregada nesta fase do projeto para que assim seja possível fazer uma análise dos dados coletados. Além destas técnicas estatísticas será feito uso de ferramentas a serem selecionadas para a implementação de gráficos. Desta maneira se torna viável o desenvolvimento de modelos de caracterização do tráfego da ALESC possibilitando predições futuras no tráfego da organização.

15 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2.1 Arquitetura de redes O conjunto de camadas e protocolos de uma rede é chamado de arquitetura de rede. Para reduzir a complexidade de projeto a maioria das redes estão organizadas em camadas ou níveis, cada uma construída sobre sua predecessora. O número de camadas, o nome, o conteúdo e a função de cada camada diferem de uma rede para a outra. A camada n de um sistema estabelece uma comunicação com a camada n de outro sistema, e assim sendo a comunicação entre ambos está estabelecida. As regras e convenções utilizadas nesta comunicação são chamadas coletivamente de protocolo da camada n. As entidades que compõem as camadas correspondentes em sistemas diferentes são chamadas de processos pares, ou seja, são os processo pares que se comunicam utilizando um dado protocolo. (TANENBAUM, 1997). A seguir serão apresentados dois dos principais modelos de arquitetura de redes Modelo OSI Com as dificuldades de inter operação entre diversos protocolos, foi implementada a padronização internacional para a área de redes chamada de modelo OSI (Open System Interconnection) que padroniza a interconexão de sistemas abertos (TANENBAUM, 1997). Os diferentes computadores que trabalham em rede precisam saber de que forma eles irão receber as informações. Quando uma certa palavra começa, quando ela termina e quando a próxima palavra começa? Existe alguma forma para que o computador verifique se a sua mensagem foi misturada durante a transmissão? O modelo OSI responde a essas perguntas (e mais outras) com um conjunto de padrões que permita ao público comprar produtos de redes de diferentes vendedores com alguma garantia de que eles funcionarão juntos. (SCHOTT, 1993, p.31). O modelo OSI possui sete camadas onde cada camada é responsável por uma determinada função específica. Os princípios utilizados para se chegar a estas camadas são (TANENBAUM, 1997 apud MANSUR, 1999): Deve haver a criação de uma camada onde é necessário um nível de abstração diferente; Cada camada deve exercer uma função bem definida; A função exercida por cada camada deve ser definida tendo por base a definição de protocolos padrões internacionais;

16 As fronteiras entre as camadas devem ser escolhidas de forma a minimizar as informações que trafegam através das interfaces; O número de camadas deve ser grande o suficiente para evitar agrupar funções em uma mesma camada por necessidade, e pequeno o suficiente para que a arquitetura fique manejável. (MANSUR, 1999). 15 O comportamento entre as camadas acontece à medida que a camada é usuária dos serviços prestados pela camada imediatamente inferior e presta serviços para a camada imediatamente superior. O câmbio de informações entre as camadas adjacentes ocorre por meio da troca de primitivas de serviços nas interfaces entre as camadas. (MANSUR, 1999). Figura 1 Estrutura do Modelo OSI Fonte: (MANSUR, 1999). A comunicação entre sistemas acontece em nível de camadas, desta forma a camada de aplicação do sistema A pode se comunicar com a camada de aplicação do sistema B e assim por diante até chegar ao nível físico, ocorrendo à comunicação física entre os sistemas. (MANSUR, 1999). Estas camadas que compõem o modelo OSI têm suas respectivas funcionalidades as quais estão descritas abaixo:

17 16 Camada Física Responsável pela transmissão pura de bits através de um canal de comunicação. Camada de Enlace de Dados Consiste em usar a facilidade de transmissão de dados brutos e procura corrigir os erros de transmissão fazendo com que a camada de rede seja livre de erros de transmissão. Esta camada exerce controle de erros e controle de fluxo. Camada de Rede - Preocupa-se com o controle da operação da sub-rede, ou seja, faz o roteamento, atuando ainda no controle do congestionamento. Camada de Transporte A função básica da camada de transporte é aceitar dados da camada de sessão, dividi-los se necessário em unidades menores, passá-las a camada de rede garantindo assim que os pedaços menores cheguem corretamente ao outro lado. Camada de Sessão Cuida das conexões fim a fim confiáveis às camadas superiores. Camada de Apresentação Lida com a padronização da forma como são descritas e representadas as estruturas de dados. Camada de Aplicação Contém protocolos para transferência de arquivos, correio eletrônico, terminal virtual e diversos outros protocolos específicos de aplicações. (TANENBAUM, 1997) TCP/IP Desenvolvido pelo departamento de defesa norte-americano, o TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) é uma família de protocolos utilizada nas comunicações de computador. O TCP e o IP são protocolos individuais que podem ser descritos isoladamente, mas estes não são os únicos protocolos que compõem esta família. Pode acontecer de um outro protocolo estar sendo usado, que não seja o TCP, mas fazendo parte desta mesma família. (ARNETT, 1996). A família de protocolos TCP/IP é formada por protocolos como IP (Internet Protocol), ARP (Address Resolucion Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol), UDP (User Datagram Protocol), TCP (Transport Control Protocol), RIP (Routing Information Protocol), Telnet, SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), DNS (Domain Name System) e muitos outros (ARNETT, 1996). É possível compreender na (Tabela 1) como estão divididas as quatro camadas: aplicação, transporte, rede e física pela qual a pilha de protocolos TCP/IP é composta. E ainda é visto a definição dos protocolos que compõem a família TCP/IP (OLIVEIRA, 2004).

18 17 Tabela 1 - Camadas TCP/IP Fonte: (Oliveira, 2004). Ao se inserir dois computadores em uma rede, com protocolos diferentes como um protocolo TCP/IP em uma estação e a outra estação com NETBEUI 1, por exemplo, estes dois computadores não conseguirão estabelecer comunicação e trocar informações. Na ocorrência deste exemplo, o computador que estiver com o protocolo NETBEUI instalado, não será capaz de acessar uma pasta ou uma impressora compartilhada no computador com o protocolo TCP/IP instalado. (BATTISTI, 2003). Com o aumento da popularidade da Internet e o aumento exponencial do número de usuários desta tecnologia, o protocolo TCP/IP passou a ser um padrão de facto, utilizado não só na rede Internet, como também nas redes internas das empresas (intranets), redes estas muitas vezes conectadas à Internet. Com a necessidade das redes internas precisarem conectar-se à Internet, usou-se o mesmo protocolo da Internet para esta ligação, ou seja, o TCP/IP. (BATTISTI, 2003). 1 Sigla para Netbios Enhanced User Interface, uma versão aprimorada da Netbios usada nos sistemas operacionais de rede como LAN Manager, LAN Server, Windows Workgroups, Windows 95/98 e Windows NT. NetBios significa Network Basic Input Output System, extensão do sistema básico de entrada e saída de dados (Bios) do PC para uso em redes.

19 Fazendo uma comparação entre o modelo OSI e o TCP/IP (Figura 2), percebe-se que a parte referente às sub-redes de acesso da arquitetura internet corresponde à camada física, à de enlace e, parcialmente, à de rede do modelo OSI, sem nenhuma padronização neste sentido. (MANSUR, 1999). O IP corresponde à camada de rede, enquanto o TCP e o UDP oferecem serviços semelhantes aos prestados, respectivamente, pelos protocolos de transporte orientados e não-orientados à conexão do modelo OSI. Nas camadas superiores, a arquitetura Internet coloca sob responsabilidade da aplicação os serviços fornecidos pelas camadas de sessão, apresentação e aplicação do modelo OSI. (MANSUR, 1999). 18 Figura 2 Comparação entre as arquiteturas OSI e TCP/IP Fonte: (MANSUR, 1999). Visto na Figura-2 que o fato da arquitetura TCP/IP possuir menos camadas que o modelo OSI implica na sobrecarga de algumas camadas com funções que não lhe são específicas. Pode-se citar a transferência de arquivos como exemplo: no ambiente TCP/IP, as funções que correspondem à camada de apresentação OSI são exercidas pelo próprio protocolo de transferência de arquivos FTP. Por outro lado, o TCP/IP oferece aplicações simples, eficientes e de fácil implementação ao nível de produtos. Como desvantagem, vale citar que uma das maiores limitações da arquitetura TCP/IP é em relação a sua capacidade de endereçamento, devido ao crescimento acelerado da Internet (MANSUR, 1999). No TCP/IP, o transporte de todos os protocolos é feito por uma inter-rede IP e encapsulados em datagramas IP. Pelo IP ser um protocolo passível de roteamento, isto significa que dois nós que estejam se comunicando com o IP não precisarão estar conectados ao mesmo meio físico (ARNETT, 1996). Visto os modelos de arquitetura, o ítem 2.2 irá retratar o padrão de rede Ethernet, explicando os tipos de tecnologias Ethernet mais utilizadas pelo mercado atualmente. Visto

20 este padrão os principais dispositivos para interconexão de redes estarão esclarecidos, mostrando os principais equipamentos necessários que constituem uma rede local Endereçamento Para que seja viável a troca de informação entre os computadores de uma rede, necessário se faz que todos adotem as mesmas regras para o envio e o recebimento de informações, ou seja, é necessário que todos estejam utilizando o mesmo protocolo. No protocolo de comunicação estão estabelecidas todas as regras necessárias para que o computador de destino entenda" as informações no formato que foram enviadas pelo computador de origem (ARNETT, 1996). Nas linhas a seguir passaremos a tratar do endereçamento e suas peculiaridades. a) Três classes principais de endereços IP Para o roteamento eficiente de um protocolo roteável, que no caso em questão tratase do TCP/IP, deve o endereço ser composto por duas partes: um componente de rede(ou área) e um componente de host (ou nó) (ARNETT, 1996). Os endereços utilizados com o TCP/IP são compostos por quatro bytes (32 bits) e denominados simplesmente endereços IP (e não endereços TCP/IP). (ARNETT, 1996). Conceitualmente, cada endereço é um par (netid, hostid) em que netid identifica uma rede e hostid identifica um host naquela rede.(comer, 1998). De forma a utilizar os endereços adequadamente, os endereços de IP são segmentados em classes. As três mais importantes classes de redes são A, B e C. (ARNETT, 1996). Dado um endereço IP, seu tipo pode ser determinado a partir de três bits de alta ordem, sendo dois bits suficientes para distinguir entre as três classes principais. Endereços do tipo A, que são usados pelas nomerosas redes que não possuem mais de 2 16 (ou seja, ) hosts. Dedicam sete bits para netid e 24 bits para hostid. Endereços tipo B, que são usados para redes de tamanho médio que possuem entre 2 8 (ou seja, 256) e 2 16 hosts, alocam 14 bits para o netid e 16 bits para o host id. Finalmente, redes do tipo C, que possuem menos de 28 hosts, alocam 21 bits para o netid e somente oito bits para o hostid. (COMER, 1998, p ). Primeiro Byte Classe A ID da Rede ID do Host Classe B 1 0 ID da Rede ID do Host Classe C 0 ID da Rede ID do Host Figura 3 Representa as três classes de endereços IP mais importantes. Fonte: (ARNETT, 1996, p. 61).

21 20 b) Endereços especificam conexões de rede Segundo Comer, como os endereços de IP codificam não apenas uma rede, como também um host daquela rede, os endereços IP não especificam um computador individual, e sim uma conexão à rede. (COMER, 1998, p. 67). Partindo deste princípio, pode-se concluir que: um roteador conectado a n redes, te n endereços diferentes de IP, um para cada conexão de rede. c) Endereços de redes e broadcast Uma das vantagens de codificar informações de rede em endereços de interligação em redes é a possibilidade do roteamento eficiente, outra delas é que podem ser usados tanto para se referir a redes, como também a hosts individuais. (COMER, 1998) d) TCP/IP Arquétipo Outra vantagem significativa do esquema de endereçamento da interligação em redes é que ele inclui um endereço de difusão que se refere a todos os hosts da rede. De acordo com p padrão, qualquer host que consista de todos os 1s é reservado para difusão. Em muitas tecnologias de rede (p. ex., Ethernet), difusão pode ser tão eficiente quanto as transmissões normais; em outras, difusão é apoiada pelo software da rede, mas requer uma demora muito mais substancial do que uma transmissão única. Algumas redes não aceitam qualquer difusão. Assim, ter um endereço de difusão de IP não assegura a disponibilidade ou a eficiência da entrega de difusão. (COMER, 1998, p. 68). A título de esclarecimento do endereçamento IP, utilizaremos a rede exemplificada por Comer em obra Interligação em rede com TCP/IP. Nela, pode-se constatar a existência de três redes do Departamento de Ciência da Computação da Universidade de Purdue, com especificação de host, e endereços Internet Designados para cada conecção de rede. Vejamos: