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1 TCP/IP Brito

2 INDICE 1 TCI/IP MODELO TCP/IP Camada de Aplicação Camada de Transporte TCP (Transmission Control Protocol) UDP (User Datagram Protocol) Número de Portas para UDP e TCP Camada de Internet Protocolo de Internet (IP) Protocolo de Resolução de Endereço (ARP) Protocolo de Mensagem de Controle da Internet (ICMP) Protocolo de Gerenciamento de grupos da Internet (IGMP) Camada de Interface de Rede Identificando Aplicações ENDEREÇOS TCP/IP Classes dos Endereços IP Rede LoopBack Redes Privadas Zeroconf ou Zero Network Configuration MÁSCARAS DE SUB- REDES Mascaras de Sub- Redes Padrão Valores- Padrão para Mascaras de Sub- Redes NOTAÇÃO CDIR... 11

3 1 TCI/IP Esse protocolo foi desenvolvido numa parceria das universidades americanas e a DARPA ( Agencia de Desenvolvimento de Pesquisas Avançadas) do DoD (Depto. De Defesa dos EUA), cuja finalidade principal era facilitar as conexões entre plataformas de computadores heterogêneas. Empregaria uma estrutura de transporte de dados de modo separado da telefonia convencional, permitindo uma comunicação costa- a- costa no EUA, independente dos serviços telefônicos convencionais. Outros protocolos proprietários permitiam fazer conexões inclusive alguns com capacidade de roteamento (IPX/SPX) entre redes homogêneas. O protocolo TCP/IP, compostos de duas parcelas, uma modificação TCP (Transfer Control Protocol = Prot. De Controle de Transferência de arquivos) produzido pelo MIT (Massachusetts Institute of Technology ) e o IP (Internet Protocol = Protocolo de Internet). 1.1 Modelo TCP/IP Para facilitar o desenvolvimento de soluções para TCP/IP, foi criado um modelo definindo em qual camada cada fabricante deveria desenvolver suas tarefas. No inicio existiu uma laboratório de teste de compatibilidades com o TCP/IP. O modelo de comunicação em Quatro Camadas aparece no TCP/IP, os dados onde no topo do modelo encontra- se o usuário e na última camada o cabeamento. Os dados vão sendo encapsulados conforme são transportados para outra camada, preparando para o envio, de modo a proteger a integridade dos dados. Na recepção conforme o pacote transportado atinge cada camada o encapsulamento vai sendo retirado até a entrega ao usuário. As camadas são as seguintes: Camada de Aplicativos, Camada de Transporte, Camada da Internet, Camada de Interface de Rede. Camada de Aplicativos Camada de Transporte Camada de Internet Camada de Interface Protocolos: HTTP / FTP Protocolos: TCP/UDP Protocolos: IP /ICMP / IGMP / ARP Ethernet / ATM Tabela 1 Modelo TCP/IP - Protocolos Empregados

4 1.1.1 Camada de Aplicação Na camada de Aplicação o TCP/IP define parâmetros para muitos dos serviços comuns de hoje como HTTP dos browsers, FTP para transferências de arquivos, e outros, que permitem o usuário formatar as informações e efetuar trocas da mesmas Camada de Transporte Nessa camada, os serviços encontrados permitem aos aplicativos dos usuários da camada superior serem segmentados e remontados, no mesmo fluxo de dados. O fluxo de dados da camada de transporte constituem um final do fluxo de dados entre o host de origem (ou emissor) e o host de destino (ou receptor). Dois protocolos fornecidos na camada de transporte são: TCP (Transmission Control Protocol) É o chamado protocolo confiável, orientado a conexão (enquanto não receber uma comunicação de confirmação de envio não desmonta a comunicação). Esse protocolo fraciona as mensagens em segmentos na origem e remonta os mesmos no destino. Reenvia os segmentos que não houverem sido enviados. Protocolos que empregam o TCP: HTTP, FTP, DNS (só para transferência dos dados dos servidores) UDP (User Datagram Protocol) É um protocolo não- confiável, não orientado a conexão. As transmissões de mensagens são sua responsabilidade, o UDP não fornece nenhuma verificação de entrega. Protocolos que empregam o UDP são: SNMP (Protocolo para dados de gerenciamento de rede), NFS (Network File System = Transferência de arquivos remotos de forma transparente como se fosse local), DNS (Domain Name Service = Serviços de Nomes da Internet) só para resolver os nomes Número de Portas para UDP e TCP O IANA (Internet Assigned Numbers Authority) controla alguns números de portas conhecidas: TCP Porta 21 FTP TCP Porta 23 Telnet TCP Porta 25 SMTP ( ) TCP,UDP Porta 53 - DNS UDP Porta 161 Porta SMNP UDP Porta Who

5 1.1.2 Camada de Internet Essa camada fornece o encapsulamento dos dados, para roteamento, endereçamento e a seleção de caminho. São quatro os principais protocolos: Protocolo de Internet (IP) É o responsável pelo endereçamento dos dados a serem transmitidos e pela entrega nos destinos Protocolo de Resolução de Endereço (ARP) É o responsável pela determinação número de MAC das placas adaptadoras de rede do computador destino, para associá- lo à número IP conhecido. Descobre ou atribui número de MAC para um número IP por broadcast. Monta uma tabela com esses números Protocolo de Mensagem de Controle da Internet (ICMP) É o responsável por gerar funções de diagnósticos e reportar os erros que ocorreram numa entrega sem sucesso Protocolo de Gerenciamento de grupos da Internet (IGMP) É o responsável pelo gerenciamento de difusão seletiva no TCP/IP Camada de Interface de Rede É nessa camada que encontramos as placas adaptadoras de redes, os respectivos cabeamentos (metálicos, óticos), nos mais diversos padrões Ethernet, Token Ring e, outros tipos Identificando Aplicações Num ambiente onde múltiplas aplicações rodam num mesmo computador, podemos criar identificações precisas para as comunicações de cada aplicação. O TCP/IP emprega o soquetes para isso. O TCP/IP gera a chamada comunicação fim- a- fim ou, aplicação final. Nela aplicativo, recebe uma identificação única, gerada pelo soquete, que emprega o Número IP exclusivo, junto o protocolo da camada de transporte (TCP ou UDP) e, o número de porta exclusivo. Os computadores apresentam um total de portas.

6 1.2 Endereços TCP/IP O TCP/IP funciona perfeitamente nas conexões entre computadores clientes e servidores. Nessa comunicação cada computador emprega um único número de IP, que é composto por quatro campos: Campo 1. Campo 2. Campo3. Campo 4 Valores máximos permitido para os 8 bits de informação. O menor valor em oito dígitos Zero e, o máximo valor: oito dígitos Até Os quatro campos de oito bits, também conhecidos por octetos, somam um total de 32 bits. Como facilitador de visualização esses grupos de octectos binários são expressos convertido para Decimal. Iniciando em 0 até 255. Três dígitos em cada campos separados pelo caractere.. XXX. XXX. XXX. XXX Os endereços IP empregam duas partes: Número de Rede e Número de Host. Rede Host Campo 1. Campo 2. Campo3. Campo 4 Decimais Binários A alocação de números de IP são gerenciados no mundo pela RIR (Regional Internet Registry), enquanto nos EAU pela ARIN (American Registry of Internetwork Numbers), no Brasil (LACNIC).

7 1.2.1 Classes dos Endereços IP Sã cinco as classes existentes para IP: Classes A,B,C,D,E porém, só três classificam efetivamente: Classe A, B e C. Os agrupamentos de computadores em blocos de apenas 254 computadores (0 para Rede e 255 para Broadcast não são empregados para hosts), obrigava a divisão das redes grupos, para acomodar esses conjuntos de hosts. Essas divisões da redes são chamadas de sub- redes. Assim para cada classe de rede existe uma quantidade- padrão de hosts e, dependendo do valor de sub- rede calculamos a quantidade de hosts por sub- rede. Motivações para criar sub- redes: Aspectos físicos: o Ultrapassar limitações de distância. Alguns hardwares de rede tem limitações de distância rígidas (cabos UTP). o Interligar redes físicas diferentes. Os roteadores podem ser usados para ligar tecnologias de redes físicas diferentes e incompatíveis. o Filtrar tráfego entre redes. O tráfego local permanece na sub- rede. Organizacionais o Simplificar a administração de redes. As sub- redes podem ser usadas para delegar gestão de endereços, problemas e outras responsabilidades. o Reconhecer a estrutura organizacional. A estrutura de uma organização (empresas, organismos públicos, etc.) pode requerer gestão de rede independente para algumas divisões da organização. o Isolar tráfego por organização. Acessível apenas por membros da organização, relevante quando questões de segurança são levantadas. o Isolar potenciais problemas. Se um segmento é pouco viável, podemos fazer dele uma sub- rede. A maior foi a classe foi a Classe A, que apresentava só o primeiro campo para Número de Rede, os dois campos centrais identificavam sub- redes e o último campos para os hosts. Sua numeração para rede inicia em 1 indo até 126. As 127 redes suportam hosts em cada. Classe A Rede. Host. Host. Host

8 A Classe B empregava dois campos para Redes, um campo para sub- redes e um campo para hosts. Sua numeração para rede inicia em 128 indo até 191. Essa classe define redes com hosts para cada rede. Classe B Rede. Rede. Sub-Rede. Host A Classe C empregava três campos para Redes, nenhum campo para sub- redes e, um campo para hosts. Sua numeração iniciaria em 192 indo até 223. Essa classe pode suportar redes com 256 hosts em cada rede. Classe C Rede. Rede. Rede. Host As Classe D empregando os IPs da faixa de até é destinada aos multicasts, enquanto a Classe E empregando os IPs da faixa de a é destinada para pesquisas Rede LoopBack A rede não está registrada nas classes pois ficou reservada para comunicação interna no próprio computador, o endereço é conhecido como endereço de loopback (retorna resultados de comunicação na própria placa de rede) de atividade na placa de rede, cujo nome IP associado é localhost. Exemplo de teste: ping ou, ping localhost Redes Privadas Outros endereços de rede ficaram para uso interno em rede que empregam números IP, porém os roteadores descartam as atividades desse números. Essas redes são identificadas como Redes Privadas (Private Networks) : Na Classe A essa rede é: até Na Classe B essa rede é: até Na Classe C essa rede é: até

9 Essas redes permitem a montagem de um serviço NAT (Network Address Translation) que ocultam os números de IP válidos de seus usuários (também conhecido por mascaramento de IP), pois o IP válidos são produtos vendidos. Num serviço de gateway são estabelecidas as equivalências entre IP válidos e IP privados ( IP: = IP: ) Zeroconf ou Zero Network Configuration Outra faixa de números IP privados são os do serviço Zero Network Configuration ou Zeroconf, cuja faixa de IPs compreende de até , sendo esse números aplicados de modo automático para os IP das placas de rede sem o servidor DHCP (fornece IP Dinâmico ), servidor de DNS ( Resolução de Nomes). Gerado inicialmente no AppleTalk da Apple, hoje está disponível para outros sistemas operacionais de modo particulares. 1.3 Máscaras de Sub-Redes Através das máscaras de sub- redes os equipamento podem determinar qual parcela do IP corresponde à rede, qual parcela corresponde à sub- rede e ao host. Também emprega 32 bits distribuídos em quatro campos, separados por ponto. Através de uma operação E Lógico, podemos identificar o Número IP da rede. Assim um equipamento pode determinar se um determinado número pertence a sua rede ou não Mascaras de Sub-Redes Padrão Para as redes com classes o mascaras- padrão são: Mascaras-Padrão Classe A Classe B Classe C Exemplo de Cálculo o IP da Rede da Classe A: E Lógico Classe A Privada Host Mascara Sub- Rede IP Rede Exemplo de Cálculo o IP da Rede da Classe B:

10 E Lógico Classe B Válida Host Mascara Sub- Rede IP Rede Exemplo de Cálculo o IP da Rede da Classe C: O E lógico é feito no formato Binário, onde convertemos os números de IP e da mascara de sub- rede para binários e operamos: Uma rede classe B sem sub- redes. E Lógico Host Mascara Sub- Rede E IP da Rede Uma rede classe B com a adição de 8 bits de sub- redes. E Lógico Host Mascara Sub-Rede E IP da Rede IP do Broadcast IP Primeiro Host IP Último Host Uma rede classe B estendendo a mascará para 10 bits. E Lógico Host Mascara Sub-Rede E IP da Rede IP do Broadcast

11 IP Primeiro Host IP Último Host O destaque indica até qual bit o endereço da rede estende, definido pela mascara de sub- rede Valores-Padrão para Mascaras de Sub-Redes O emprego pode ser entendido dessa maneira, com o preenchimentos dos bits 1 da esquerda para a direita, temos os valore abaixo: Notação CDIR A distribuição por classes foi bem até os números ficarem escassos, obrigando ao abandono dessa distribuição com reservas de números de IP válidos para determinadas redes. Isso deu origem ao endereçamento CDIR ( Classless Inter- Domain Routing = Roteamento Entre Domínios Sem Classes). Essa notação estendeu e otimizou o uso dos IPs com a possibilidade de combinação de campos já existentes. Por exemplo criar campos de sub- redes numa rede Classe C que empregava Rede.Rede.Rede.Host alterando para Rede.Rede.Sub- Rede.Host. O número de hosts que a rede irá suportar é calculado com o Número de Zeros do último campo na mascara de sub- rede.

12 Mascara de Sub-Rede Número de Identificações para Hosts = 2 n - 2 N Podemos modificar as mascaras de sub- rede padrão, alterando o valor das máscaras, alterando assim a distribuição de hosts na rede, de acordo com o número de computadores. Exemplo: A Empresa tem uma rede B suportam hosts, dependendo da quantidade de sub- redes, determinamos a quantidade de hosts por sub- redes empregaremos. Podemos alterar o cálculo e determinar quantos hosts por sub- redes precisamos. No caso, a empresa, adota a quantidade máxima de hosts por sub- rede é 64 (2 6 ). Quantidade máxima de hosts: 2 n - 2 * = Total de hosts/sub- rede. A quantidade máxima de sub- redes será os dividimos 64 e obtemos a quantidade de sub- redes igual a (2 10 sub- redes). A mascara- personalizada será: (n = qtd. de zeros) Quantidade máxima de hosts: = 62 hosts/sub- rede. Quantidade de número 1 das mascaras pode ser expressa por /Qtd. no exemplo acima /26, aplicado após o numero IP ( /16). Os campos de endereços sempre empregam 32 bits, então se o CDIR for /1 (apenas um bit 1) e demais 31 bits serão zero assim serão permitido = hosts. * Os valores 0 e 255 são reservados e, não são empregados para hosts.

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