Arquitetura de Rede de Computadores
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- Marco Antônio Amaral Pacheco
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1 Arquitetura de Rede de Prof. Pedro Neto Aracaju Sergipe
2 Ementa da Disciplina 2. TCP/IP i. Fundamentos ii. Camada de Aplicação iii. Camada de Transporte iv. Camada de Internet v. Camada de Interface com Rede vi. Endereçamento IP vii. Máscara de Rede
3 Fundamentos A arquitetura TCP/IP juntamente combinadas com padrão Ethernet (IEEE 802.3) são as tecnologias mais utilizadas em redes locais. Esse sucesso se deve principalmente à Internet Uso de roteamento Arquitetura aberta Qualquer fabricante pode implementá-lo sem custos, tornando-se um padrão de fato Formado por um conjunto de protocolos Baseado em 4 (5) camadas (1 e 2 OSI) Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
4 Fundamentos Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
5 Camada de Aplicação Equivalente à camada 5,6 e 7 do Modelo OSI Comunicação entre os aplicativos e protocolos de Transporte Suporte a vários protocolos (HTTP, FTP, SMTP, etc) Uso de portas numeradas para comunicação com a camada de Transporte (Identificar o protocolo de aplicação/aplicativo) Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
6 Camada de Transporte Equivalente direto à camada 4 (transporte) do Modelo OSI Transformação do dados em pacotes Ordenação e remontagem de pacotes Suporte a vários protocolos Multiplexação Transmissão de dados de diferentes aplicações Intercalamento de Pacotes Uso de Portas Protocolos UDP e TCP Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
7 Camada de Internet Equivalente direto à camada 3 (rede) do Modelo OSI Funções equivalentes ao modelo OSI Vários protocolos (IP, ICMP, ARP, RARP) Responsável pelo roteamento dos pacotes (Adiciona ao pacote/datagrama informações sobre o caminho a percorrer) Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
8 Camada de Interface com a rede Equivalente direto às camadas 1 e 2 (enlace e física) do Modelo OSI Geralmente utiliza o padrão IEEE Ethernet Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
9 Endereçamento IP A arquitetura TCP/IP tem a característica de roteamento, permitindo a interligação de diversas redes, bem como caminhos distintos a serem seguidos pelas informações entre um transmissor e receptor (Uso de roteadores). Permite identificar a rede e a máquina. Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
10 Endereçamento IP Pelo fato do endereço IP identificar a rede e a máquina, é que o roteador identifica qual rota devem ser enviadas as informações pela rede. Toda rede conectada a outra(s) rede(s), possui um ponto de saída, chamado Gateway. Toda a informação para fora de uma rede passa por aí. Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
11 Endereço IP Como dissemos, um endereço IP identifica tanto a máquina como a rede a mesma se encontra, possuindo 2 partes: Identificação da Rede Identificação da Máquina Número de 32 bits representado de forma decimal, dividido em 4 números de 8 bits, no formato a.b.c.d, indo de até Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
12 Endereço IP Cada máquina em uma rede precisa ter um endereço IP único, permitindo a entrega de informações corretamente. Visando facilitar a distribuição de endereços IP, foram definidas 5 classes de endereçamento: A, B, C, D e E Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
13 Classe A Esta classe foi definida com tendo o primeiro bit do número IP como sendo igual a zero. Com isso o primeiro número IP somente poderá variar de 1 até 126 (na prática até 127, mas o número 127 é um número reservado, conforme detalharei mais adiante). Observe, no esquema a seguir, que o primeiro bit sendo 0, o valor máximo (quando todos os demais bits são iguais a 1) a que se chega é de 127: Multiplica por: equivale a: Multiplicação: 0x128 1x64 1x32 1x16 1x8 1x4 1x2 1x1 Resulta em: Somando tudo: Resulta em: 127 Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
14 Classe A O número 127 não é utilizado como rede Classe A, pois é um número especial, reservado para fazer referência ao próprio computador. O número é um número especial, conhecido como localhost. Ou seja, sempre que um programa fizer referência a localhost ou ao número , estará fazendo referência ao computador onde o programa está sendo executado. Por padrão, para a Classe A, foi definida a seguinte máscara de sub-rede: Com esta máscara de sub-rede observe que temos 8 bits para o endereço da rede e 24 bits para o endereço da máquina dentro da rede. Com base no número de bits para a rede e para as máquinas, podemos determinar quantas redes Classe A podem existir e qual o número máximo de máquinas por rede. Para isso utilizamos a fórmula a seguir: 2 n - 2,onde n representa o número de bits utilizado para a rede ou para a identificação da máquina dentro da rede. Vamos aos cálculos: Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
15 Classe A Número de redes Classe A Número de bits para a rede: 7. Como o primeiro bit sempre é zero, este não varia. Por isso sobram 7 bits (8-1) para formar diferentes redes: > > 126 redes Classe A Número de máquinas (hosts) em uma rede Classe A Número de bits para identificar a máquina: > > máquinas em cada rede classe A. Na Classe A temos apenas um pequeno número de redes disponíveis, porém um grande número de máquinas em cada rede. Já podemos concluir que este número de máquinas, na prática, jamais será instalado em uma única rede. Com isso observe que, com este esquema de endereçamento, teríamos poucas redes Classe A (apenas 126) e com um número muito grande de máquinas em cada rede. Isso causaria desperdício de endereços IP, pois se o endereço de uma rede Classe A fosse disponibilizado para um empresa, esta utilizaria apenas uma pequena parcela dos endereços disponíveis e todos os demais endereços ficariam sem uso. Para resolver esta questão é que passou-se a utilizar a divisão em sub-redes. Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
16 Classe B Esta classe foi definida com tendo os dois primeiros bits do número IP como sendo sempre iguais a 1 e 0. Com isso o primeiro número do endereço IP somente poderá variar de 128 até 191. Como o segundo bit é sempre 0, o valor do segundo bit que é 64 nunca é somado para o primeiro número IP, com isso o valor máximo fica em: , que é o Multiplica por: equivale a: Multiplicação: 1x128 0x64 1x32 1x16 1x8 1x4 1x2 1x1 Resulta em: Somando tudo: Resulta em: 191 Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
17 Classe B Por padrão, para a Classe B, foi definida a seguinte máscara de sub-rede: Com esta máscara de sub-rede observe que temos 16 bits para o endereço da rede e 16 bits para o endereço da máquina dentro da rede. Com base no número de bits para a rede e para as máquinas, podemos determinar quantas redes Classe B podem existir e qual o número máximo de máquinas por rede. Para isso utilizamos a fórmula a seguir: 2 n - 2,onde n representa o número de bits utilizado para a rede ou para a identificação da máquina dentro da rede. Vamos aos cálculos: Número de redes Classe B Número de bits para a rede: 14. Como o primeiro e o segundo bit são sempre 10, fixos, não variam, sobram 14 bits (16-2) para formar diferentes redes: > > redes Classe B Número de máquinas (hosts) em uma rede Classe B Número de bits para identificar a máquina: > > máquinas em cada rede classe B Na Classe B temos um número razoável de redes Classe B, com um bom número de máquinas em cada rede. Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
18 Classe B O número máximo de máquinas, por rede Classe B já está mais próximo da realidade para as redes de algumas grandes empresas tais como Microsoft, IBM, HP, GM, etc. Mesmo assim, para muitas empresas menores, a utilização de um endereço Classe B, representa um grande desperdício de números IP. Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
19 Classe C Esta classe foi definida como tendo os três primeiros bits do número IP como sendo sempre iguais a 1, 1 e 0. Com isso o primeiro número do endereço IP somente poderá variar de 192 até 223. Como o terceiro bit é sempre 0, o valor do terceiro bit que é 32 nunca é somado para o primeiro número IP, com isso o valor máximo fica em: , que é Multiplica por: equivale a: Multiplicação: 1x128 1x64 0x32 1x16 1x8 1x4 1x2 1x1 Resulta em: Somando tudo: Resulta em: 223 Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
20 Classe C Por padrão, para a Classe C, foi definida a seguinte máscara de sub-rede: Com esta máscara de sub-rede observe que temos 24 bits para o endereço da rede e apenas 8 bits para o endereço da máquina dentro da rede. Com base no número de bits para a rede e para as máquinas, podemos determinar quantas redes Classe C podem existir e qual o número máximo de máquinas por rede. Para isso utilizamos a fórmula a seguir: 2 n - 2,onde n representa o número de bits utilizado para a rede ou para a identificação da máquina dentro da rede. Vamos aos cálculos: Número de redes Classe C Número de bits para a rede: 21. Como o primeiro, o segundo e o terceiro bit são sempre 110, ou seja:fixos, não variam, sobram 21 bits (24-3) para formar diferentes redes: > > redes Classe C Número de máquinas (hosts) em uma rede Classe C: Número de bits para identificar a máquina: > > 254 máquinas em cada rede classe C Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
21 Classe C Observe que na Classe C temos um grande número de redes disponíveis, com, no máximo, 254 máquinas em cada rede. É o ideal para empresas de pequeno porte. Mesmo com a Classe C, existe um grande desperdício de endereços. Imagine uma pequena empresa com apenas 20 máquinas em rede. Usando um endereço Classe C, estariam sendo desperdiçados 234 endereços. Conforme já descrito anteriormente, esta questão do desperdício de endereços IP pode ser resolvida através da utilização de sub-redes. Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
22 Classe D Esta classe foi definida com tendo os quatro primeiros bits do número IP como sendo sempre iguais a 1, 1, 1 e 0. A classe D é uma classe especial, reservada para os chamados endereços de Multicast. Classe E Esta classe foi definida com tendo os quatro primeiros bits do número IP como sendo sempre iguais a 1, 1, 1 e 1. A classe E é uma classe especial e está reservada para uso futuro. Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
23 Quadro resumo das Classes de Endereço IP Classe Primeiros bits Núm. de redes Número de hosts Máscara padrão A B C D 1110 Utilizado para tráfego Multicast E 1111 Reservado para uso futuro Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
24 Endereços Especiais Existem alguns endereços IP especiais, reservados para funções específicas e que não podem ser utilizados como endereços de uma máquina da rede. A seguir descrevo estes endereços. Endereços da rede : São utilizados como um alias (apelido), para fazer referência a própria máquina. Normalmente é utilizado o endereço , o qual é associado ao nome localhost. Esta associação é feita através do arquivo hosts. No Windows 95/98/Me o arquivo hosts está na pasta onde o Windows foi instalado e no Windows 2000/XP/Vista/2003, o arquivo hosts está no seguinte caminho: system32/drivers/etc, sendo que este caminho fica dentro da pasta onde o Windows foi instalado. Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
25 Endereços Especiais Endereço com todos os bits destinados à identificação da máquina, iguais a 0: Um endereço com zeros em todos os bits de identificação da máquina, representa o endereço da rede. Por exemplo, vamos supor que você tenha uma rede Classe C. A máquina a seguir é uma máquina desta rede: Neste caso o endereço da rede é: , ou seja, zero na parte destinada a identificação da máquina. Sendo uma rede classe C, a máscara de sub-rede é Endereço com todos os bits destinados à identificação da máquina, iguais a 1: Um endereço com valor 1 em todos os bits de identificação da máquina, representa o endereço de broadcast. Por exemplo, vamos supor que você tenha uma rede Classe C. A máquina a seguir é uma máquina desta rede: Neste caso o endereço de broadcast desta rede é o seguinte: , ou seja, todos os bits da parte destinada à identificação da máquina, iguais a 1. Sendo uma rede classe C, a máscara de sub-rede é Ao enviar uma mensagem para o endereço do broadcast, a mensagem é endereçada para todos as máquinas da rede Fonte: Redes de Curso Completo, Gabriel Torres.
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