1 TECNOLGIA DA INTERNET

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1 REDES INDUSTRIAIS SEMANA 7 A INTERNET E O PROTOCOLO IP 1 1 TECNOLGIA DA INTERNET A.1. A Rede Mundial Internet A.2. A Arquitetura TCP/IP A.3. Topologia Física da Internet A.4. Modelo Cliente Servidor A.5. Padrões Internet A.6. Intranets e Extranets: Redes privativas proprietárias, construídas sobre a arquitetura TCP/IP, que disponibilizam os mesmos serviços de comunicação da rede mundial Internet. 2

2 2. A REDE MUNDIAL INTERNET rede Ethernet Estrutura Genérica de Internet host Os enlaces físicos no interior do backbone são de alta capacidade. A conexão entre as redes backbone é, geralmente, efetuada através de enlaces de fibra ótica ou satélite. host Rede backbone rede token ring As redes corporativas de pequeno porte se ligam a Internet através de enlaces de média ou baixa capacidade. Provedor de acesso Redes particulares de instituições públicas e privadas podem se ligar a Internet, disponibilizando o acesso de informações aos seus funcionários. Linhas telefônicas convencionais ARQUITETURA TCP/IP Modelo OSI Arquitetura TCP/IP Aplicação Apresentação FTP TELNET SMTP HTTP... SNMP Camada de Aplicação Sessão Transporte TCP UDP Camada de Transmissão Rede Enlace de Dados Física IP Camada de Rede Camada de Enlace de Dados e Física 4

3 4. PROTOCOLOS Camada de Aplicação: FTP: File Transfer Protocol. TELNET: Serviço de Terminal Remoto. SMTP: Simple Mail Transfer Protocol. Esse protocolo especifica como 2 sistemas de correio eletrônico interagem. HTTP: Hypertext Tranfer Protocol. SNMP: Simple Network Management Protocol. Camada de Transmissão:. O protocolo TCP (Transmission Control Protocol) oferece serviços de comunicação confiáveis e orientados a conexão. O protocolo UDP (User Datagram Protocol) oferece serviços do tipo datagrama, isto é, não orientados a conexão. Camada de Rede: IP (Internet Protocol). Camada de Enlace de Dados e Física: Alta velocidade: ATM (Asynchronous Transfer Mode), Frame Relay ou SMDS (Switched Multimegabit Data Service). Baixa e média velocidade: PPP (Point to Point Protocol) ou SLIP (Serial Line Internet Protocol) TOPOLOGIA FÍSICA DA INTERNET Infra-estrutura da Internet Mundial Backbone EUA cabos de fibra ótica transoceânicos ou enlaces de satélite Backbone Europeu enlaces físicos com outros continentes Backbone Brasil diversos enlaces distribuem o acesso a Internet para redes particulares. enlaces físicos com outros continentes As redes locais ligadas a Internet devem utilizar os protocolos TCP/IP. 6

4 6. A INTERNET NO BRASIL 7 8

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6 11 7. A RNP A Rede Nacional de Pesquisa (RNP) é uma iniciativa do Ministério da Ciência e Tecnologia - MCT, cuja missão básica é planejar e conduzir ações que assegurem a implantação e evolução de redes Internet no Brasil. Os serviços da RNP são destinados principalmente a comunidade de educação, pesquisa e desenvolvimento científico e tecnológico, e gestão governamental nessas áreas. 12

7 8. MODELO CLIENTE SERVIDOR O cliente precisa conhecer o endereço do servidor para inciar a comunicação. Efetua uma requisição Dados armazenados Cliente Envia a resposta Servidor O servidor não precisa conhecer o endereço do cliente, pois o endereço para onde a resposta deve ser enviada é recebido junto com a requisição PADRÕES DA INTERNET The Internet Society ISOC IAB IANA quadro diretor IRTF IETF IESG Atribuição de Endereços IP... area 1... area n grupos de pesquisa grupos de trabalho RFC RFC RFC 14

8 11. ENTIDADES IAB: (The Internet Architecutre Board). IETF: (The Internet Engineering Task Force). IESG: (Internet Engineering Steering Group). RFC (Request for Comment). IRTF: (The Internet Research Task Force). IANA (The Internet Assigned Numbers Authority). ISOC (The Internet Society). Organização internacional inspirada pela National Geographic Society, reponsável por difundir o uso da Internet pelo mundo todo INTRANETS E EXTRANETS Extranet Rede Privada - WAN Internet TCP/IP e Serviços de Comunicação Padronizados pela Internet Intranet Rede Pública Rede Privada - LAN 16

9 13. ARQUITETURA TCP/IP conjunto de protocolos internet (Internet Protocol Suite). Esses protocolos são não-proprietários e constituem a base para construção da rede mundial Internet, o que motivou sua adoção também em redes locais e redes corporativas ARQUITETURA TCP/IP gateway internet internet REDE REDE REDE REDE 18

10 14. MODELO EM CAMADAS TCP/IP OSI Aplicação TCP/IP Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace de Dados Física Transmissão Rede Enlace de Dados Física PROTOCOLOS DO NÍVEL ENLACE DE DADOS FÍSICO Aplicação Protocolos da família TCP/IP. Transmissão Rede definem mecanismos de comunicação que funcionam de maneira transparente através das redes interligadas. Interface de Rede Ethernet, Token-Ring, etc. Enlace de Dados Física definem os mecanismos de comunicação no interior de uma rede local. 20

11 16. INTERFACE DE REDE Interface de Rede: A integração da arquitetura TCP/IP com as camadas inferiores se faz por meio da interface de rede, responsável por encapsular os datagramas IP nos quadros da camada de enlace de dados PROTOCOLOS DE NÍVEL DE REDE Aplicação Transporte Rede nos protocolos superiores, as estações são idenficadas por endereços IPs. protocolos IP e ICMP placa adaptadora de rede Enlace de Dados Física Interface de Rede nos procolos inferiores as estações são idenficadas por endereços físicos, associados as placas adaptadoras de rede. 22

12 17 PROTOCOLOS DE NÍVEL DE REDE endereço IP Datagrama ICMP: "Internet control message protocol". Protocolo de rede muito simples, complementar ao protocolo IP, usado para trocar mensagens de erro e descobrir informações sobre a rede. O ICMP é destinado principalmente para uso interno do software TCP/IP, e não para fornecer serviços ao nível de usuário ENDEREÇOS IP Endereço IP de 32 bits Identificador da rede Identificador do host host REDE REDE internet hosts com identificadores de rede distintos. hosts com o mesmo identificador de rede. REDE REDE 24

13 19. CLASSE DE ENDEREÇAMENTO A 1 bit fixo usado para identificar a classe do endereço 0 Identificador da Rede Identificador do Host 7 bits 24 bits CLASSE DE ENDEREÇAMENTO A Permite definir 127 redes distintas, cada uma com até hosts Intervalo dos endereços da classe de até

14 20. CLASSE DE ENDEREÇAMENTO B 2 bits fixos usados para identificar a classe do endereço 10 Identificador da Rede Identificador do Host 14 bits 16 bits CLASSE DE ENDEREÇAMENTO B permite definir até redes distintas, cada uma com hosts. de até

15 21. CLASSE DE ENDEREÇAMENTO C 3 bits fixos usados para identificar a classe do endereço 110 Identificador da Rede Identificador do Host 21 bits 8 bits CLASSE DE ENDEREÇAMENTO C permite definir até redes distintas, cada uma com 255 hosts. de até

16 22. CLASSE DE ENDEREÇAMENTO D 4 bits fixos usados para identificar a classe do endereço 1110 Endereço de Multicast CLASSE DE ENDEREÇAMENTO D Classe reservada para endereçamento em multicast. de até

17 23. CLASSE DE ENDEREÇAMENTO E 5 bits fixos usados para identificar a classe do endereço Não Definido CLASSE DE ENDEREÇAMENTO E Classe reservada para novas implementações. de até

18 24. ENDEREÇOS IP ESPECIAIS ENDEREÇO SIGNIFICADO Indica o próprio host. Esse endereço só é utilizado no momento da inicialização da estação. 0.x.x.x, onde x.x.x é o endereço do host numa rede classe A. 0.0.y.y, onde y.y é o endereço do host numa rede classe B z, onde z é o endereço do host numa rede classe C. Envia para o host especificado assumindo que a estação transmissora e receptora estão na mesma rede Envia o datagrama em broadcast na rede local. x , onde x é o identificador de uma Envia o datagrama em broadcast numa rede rede classe A externa. y.y , onde y.y é o identificador de uma rede classe B z.z.z.255, onde z.z.z é o identificador de uma rede classe C 127.x.x.x Reservado para loopback ATRIBUIÇÃO DE ENDEREÇO IP identificador de rede identificador do host roteador endereço classe C O roteador possui dois endereços IP, um para cada rede. 36

19 26. NOTAÇÃO BINÁRIA E DECIMAL notação binária 2 7 = = = = notação decimal pontuada DATAGRAMA IP Datagrama Cabeçalho de Controle Campo de Dados 38

20 28. ENCAPSULAMENTO Cabeçalho do datagrama Campo de dados do datagrama Camada de rede Cabeçalho do quadro Campo de dados do quadro Camada de enlace de dados FRAGEMENTAÇÃO E REMONTAGEM DE DATAGRAMAS o cabeçalho do datagrama original é reproduzido em cada um dos segmentos. Cabeçalho do datagrama Cabeçalho do datagrama Cabeçalho do datagrama Campo de dados do datagrama bytes Dados 1 Dados 2 Dados 3 Dados 1 Dados 2 Fragmento 1 (Deslocamento 0) Fragmento 2 (Deslocamento 600) Cabeçalho do datagrama Dados 3 Fragmento 3 (Deslocamento 1200) 40

21 30. FORMATO DE UM DATAGRAMA Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 VERS HLEN Tipo de serviço Comprimento total Identificação flags Deslocamento do fragemento Tempo de vida Protocolo Checksum do cabeçalho Endereço IP de origem cabeçalho Endereço IP de destino Opções IP Preenchimento Dados.. dados CAMPOS DO IPv4 VERS: Identifica a versão do procotocolo IP que montou o datagrama. HLEN: Os 4 bits desse campo determinam o comprimento do cabeçalho do datagrama em múltiplos de palavras de 32 bits. O comprimento do cabeçalho é variável pois os campos "Opções IP" e "Preenchimento" não tem tamanho fixo. O tamanho usual do cabeçalho é de 20 bytes, quando os campos "Opções IP" e "Preenchimento" são nulos. Nesse caso, o campo HLEN apresenta comprimento igual a 5 (5 X 32 bits = 20 bytes). 42

22 31. CAMPOS DO IPv4 Tipo de serviço: contém informações que descrevem a importância do datagrama (através de 8 níveis de prioridade) e a qualidade esperada para o serviço de entrega. A qualidade do serviço é descrita por 3 bits denominados D, T e R. O bit D=1 solicita um baixo atraso, o bit T=1 solicita uma alta taxa de transmissão e o bit R=1 solicita uma transmissão altamente confiável. As informações desse campo são geralmente ignoradas pelos roteadores que transportam o datagrama. Comprimento total: informa o comprimento total do datagrama, incluindo o cabeçalho e o campo de dados, em bytes. Como esse campo possui 16 bits, o tamanho máximo de um datagrama é 2 16 ou 64 Kbytes CAMPOS DO IPv4 Identificação: Contém um número inteiro que identifica o datagrama. Esse campo é utilizado no processo de fragmentação e remontagem de datagamas. Todos os fragmentos de um mesmo datagrama contém o mesmo número de identificação. Dessa forma, o receptor consegue identificar facilmente os fragmentos que precisam ser reagrupados para remontar o datagrama original. 44

23 31. CAMPOS DO IPv4 Flags: Campo composto pelos bits DF (don t fragment) e MF (more fragments). A estação transmissora assinala DF=1 para indicar que o datagrama não deve ser fragmentado. Nesse caso, se um roteador precisar fragmentar o datagrama para adequá-lo a rede de destino, o datagrama é descartado. O bit MF=1 é utilizado para indicar que o fragmento é o último pedaço do datagrama original. Quando uma estação recebe um fragmento com MF=0, ela sabe que deve esperar a chegada de mais fragmentos para completar a remontagem do datagrama CAMPOS DO IPv4 Deslocamento do Fragmento: Esse campo contém a posição relativa do fragmento em relação ao datagrama original, medido em bytes. Os fragmentos de um datagrama não chegam no receptor necessariamente na mesma ordem em que foram transmitidos. Utilizando a informação do campo de Deslocamento, a estação receptora consegue reordenar os fragmentos recebidos, e remontar o datagrama original. 46

24 31. CAMPOS DO IPv4 Tempo de vida: (TTL - Time to Live). Indica o tempo em segundos que o datagrama pode permanecer na rede internet. Quando uma estação transmite um datagrama, ela assinala o valor do TTL. Toda vez que o datagrama é processado por um roteador, o TTL é decrementado. Quando o TTL expira, o datagrama é descartado, mesmo que o destino final não tenha sido atingido. Protocolo: O campo protocolo contém um código que especifica o tipo de protocolo de transporte encapsulado no campo de dados do datagrama (geralmente TCP ou UDP) CAMPOS DO IPv4 Checksum do cabeçalho: Este campo contém o checksum de todos os bytes que compõe o cabeçalho de controle, excluindo apenas o próprio campo de checksum. Este campo é utilizado pela estação receptora para verificar a integridade do cabeçalho de controle do datagrama recebido. Endereço IP de origem: contém o endereço IP que identifica a estação transmissora. Endereço IP de destino: contém o endereço IP que identifica a estação de destino. Esse campo reflete sempre o destino final, não importando se o datagrama passará ou não por roteadores intermediários. 48

25 31. CAMPOS DO IPv4 Opções IP: Campo com tamanho variável de 0 até vários bytes. Esse campo pode conter uma série de códigos em seqüência, cada um deles definindo uma opção relativa ao processamento dos datagramas. As opções são geralmente relacionadas a aspectos como segurança, roteamento, relatórios de erro, depuração, etc. Preenchimento: Esse campo completa a seqüência do campo "Opções" com bits de preenchimento de valor "0", garantindo que o tamanho total dos campos "Opções + Preenchimento" seja múltiplo de 32 bits CAMPOS DO IPv4 Dados: contém os dados transportados pelo datagrama. Os dados transportados coorespondem geralmente a unidade de dados do procotolo de transporte TCP ou UDP. 50