Padrão TCP/IP UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO CAMPUS JOÃO MONLEVADE

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO CAMPUS JOÃO MONLEVADE Padrão TCP/IP Daniel Prato da Silva Guilherme Augusto Fernandes Marcel Mariano Rocha Oliveira Marcos Antônio Cota Thairone Ezequiel de Almeida

2 Sumário Definição do Padrão TCP/IP; História do Padrão TCP/IP; Definição de TCP; Características Fundamentais do TCP; Descrição do Funcionamento do TCP: Definição de IP; Protocolos para Internet Padrão TCP/IP x OSI Camadas que compõe o Padrão TCP/IP; Funcionamento do Padrão TCP/IP Apresentação de vídeo sobre Padrão TCP/IP

3 Padrão TCP/IP

4 Padrão TCP/IP Definição: TCP/IP - TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL INTERNET PROTOCOL

5 Padrão TCP/IP História: Década de 60 - Surgimento e objetivo; Linhas dedicadas de 56 Kbps; Leonard Kleinrock - Information Flow in Large Communication Nets; ARPA (Advanced Research Projects Agency); Vinton Cerf NCP - Network Control Protocol; 1975 Surgimento do TCP; Surgimento dewans ARPANET Diversos Protocolos; 1983 ARPANET Padronização do TCP/IP - Inovação do DNS; - Surgimento de redes paralelas; - Divisao MILNET e ARPANET; Mosaic Netscape 0.9.

6 Mosaic Netscape 0.9: Padrão TCP/IP

7 TCP (Transmission Control Protocol)

8 TCP (Transmission Control Protocol) Orientado a conexão; Ponto a ponto; Confiabilidade; Full duplex; Handshake; Controle de fluxo;

9 TCP (Transmission Control Protocol) FTP - File Transfer Protocol; TELNET - Acesso remoto; SNMP - Simple Network Management Protocol; SMTP - Simple Mail Transfer Protocol; POP - Post Office Protocol Version 3; NFS - Network File System Serviço Porta Descrição FTP 21 Transferência de Arquivos Telnet 23 Acesso Remoto SMTP 25 Envio de DOMAIN 53 Nomes do Domínio Gopher 70 Browser em modo texto HTTP 80 WWW POP3 110 Receber NNTP 119 Newsgroup IRC 6667 Internet Relay Chat ICQ 4144 Bate papo AOL 5190 America On Line MSN 569 Microsoft Network

10 Funcionamento do TCP

11 Funcionamento do TCP Possui três fases: Estabelecimento da Ligação (Conexão); Transferência; Término da ligação.

12 Funcionamento do TCP Estabelecimento da Conexão: Ligação TCP: Servidor, Cliente; Cliente inicia a ligação (envio de um pacote TCP com flag SYN ativa); Servidor aceita a ligação (envio de um pacote SYN+ACK); Se não for recebido: TIMEOUT; Pacote SYN é reenviado; Conclusão: Por parte do cliente (resposta com pacote ACK).

13 Funcionamento do TCP Estabelecimento da Conexão: INS (Números de Sequência iniciais); Identificador de dados ao longo do fluxo; Contador de bytes; Backlog (Tabela própria que contém um limite de conexões).

14 Funcionamento do TCP Transferência de dados: Fase de transferência: TCP equipamento com vários mecanismos e robustez; Números de Sequência; Código Detector de Erros (checksum); Confirmação de Recepção; Temporizadores.

15 Funcionamento do TCP Transferência de dados: Funcionamento: CABEÇALHO TCP: Par de úmeros de sequência [Número de sequência e Número de Confirmação (ACKnowledgement)]; EMISSOR: Determina seu próprio número de Sequência; RECPTOR: Confirma o segmento usando como nº ACK o nº de SE; CONFIABILIDAE: Confirmação dos segmentos com um nº de bytes contíguos. MELHORIAS: SACK (Confirma blocos fora da ordem esperada).

16 Funcionamento do TCP Transferência de dados: Campo CHECKSUM: Assegura a integridade do segmento; Complemento um para um (16, 32, 64 bit etc); Inferior a CRC, PP e ETHERNET; Erro hops (CRC).

17 Funcionamento do TCP Transferência de dados: CONFIRMAÇÃO: Serve também ao emissor para determinar as condições de Rede; Temporizadores (Alterar Fluxo de Dados; Contornar Congestão; Prevenir Congestionamento de Redes); Algoritmo de início-lento.

18 Funcionamento do TCP Adequação dos Parâmetros: OBS.: Neste exemplo a seguir só está sendo considerada a janela do servidor Cabeçalho TCP: Janela (window); Trânsito das informações: confirmação do ACK; Atualização da janela; CURIOSIDADE: Pilha TCP no Windows. Tamanho do campo não pode ser expandido (variam entre 2 a 65535); Escala de Janela (TCP Windows Scale); Janelas de 1 gigabyte podem ser obtidas.

19 Funcionamento do TCP Término de conexão:

20 IP (Protocolo Internet)

21 IP (Protocolo Internet) Definição: O IP é o protocolo padrão da camada de rede do TCP/IP responsável pela comunicação entre cada elemento componente da rede. Principais funções: - Endereçamento IP; - Roteamento e controle de fluxo. O IP oferece um serviço de datagramas não-confiável (não orientado a conexão). O IP encapsula o pacote TCP como dados que viajam pela rede em datagramas IP. Foi descrito no RFC 791 da IETF em 1981.

22 Roteamento: IP (Protocolo Internet) São os elementos responsáveis por interligar redes distintas, sob a mesma camada de transporte. Os roteadores decidem sobre qual caminho o tráfego de informações deve seguir. A decisão de roteamento é baseada na tabela de rotas. Estação A IP Dest = Roteador Estação B

23 IP (Protocolo Internet) IP version 4 (IPv4): O IPv4 foi a primeira versão do protocolo IP com 32 bits de endereçamento; Robusto e passou no teste de escalonamento (Internet).

24 IP (Protocolo Internet) Fragmentação: Compatibiliza o tamanho do pacote IP com a capacidade de transmissão da rede. 20 OCTETOS 4000 OCTETOS UDP 01F DVB9834H4K432BVIVV FVNEOFVHNOEF9345F J FJJFV Fragmento 1 Fragmento 2 Fragmento UDP UDP 0FD UDP 4AFF Primeiros 1480 octetos Próximos 1480 octetos Últimos 1040 octetos

25 Endereço IP: IP (Protocolo Internet) Endereço de 32 bits usado para identificar um nó em um conjunto de redes IP. Os endereços da Internet são mais conhecidos pelos nomes dos endereços de domínio associados aos endereços IP Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 Classe A 0 Net ID Host ID Classe B Classe C 1 0 Net ID Host ID Net ID Host ID Classe D Classe E Endereço Multicast Reservado para uso futuro

26 IP (Protocolo Internet) Classe de Endereços: Classe A: Formada pelas grandes redes. Máscara da rede: Constituída de 127 redes Cada rede suporta até hosts cada uma. Faixa de endereços: a Representação binária:

27 IP (Protocolo Internet) Classe de Endereços: Classe B: Formada pelas médias redes. Máscara da rede: Constituída de redes Cada rede suporta até hosts cada uma. Faixa de endereços: a Representação binária:

28 IP (Protocolo Internet) Classe de Endereços: Classe C: Formada pelas pequenas redes. Máscara da rede: Constituída de redes Cada rede suporta até 254 hosts cada uma. Faixa de endereços: a Representação binária:

29 IP (Protocolo Internet) Classe de Endereços: Classe D: Faixa de endereços: a Representação binária: Comunicação Multicast um host de origem envia um pacote para vários hosts em uma rede. Classe E: Reservada para testes e novas implementações Faixa de endereços: acima de Representação binária:

30 IP (Protocolo Internet) Endereçamento de sub-redes: Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 End XX XX XX XX Mask

31 IP (Protocolo Internet) IP version 6 (IPv6): O design inicial do IPv4 não antecipou: O crescimento exponencial da Internet A iminente exaustão do espaço de endereçamento do IPv4 devido à expansão da rede e dos recursos tecnológicos. A necessidade de uma configuração mais simples. Então, o IETF desenvolveu uma nova versão do IP, o IPv6, com as seguintes características: Endereço de 128 bits (16-byte) Os endereços IPv6 são escritos como oito grupos de 4 dígitos hexadecimais. 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344

32 Protocolos para Internet

33 Protocolos para Internet O TCP/IP não é na verdade um protocolo, mas sim um conjunto de protocolos uma pilha de protocolos, como ele é mais chamado. Seu nome, por exemplo, já faz referência a dois protocolos diferentes, o TCP (Transmission Control Protocol, Protocolo de Controle de Transmissão) e o IP (Internet Protocol, Protocolo de Internet). Existem muitos outros protocolos que compõem a pilha TCP/IP, como o FTP, o HTTP, o SMTP e o UDP só para citarmos alguns. Arquitetura do TCP/IP

34 Protocolos para Internet O TCP/IP tem quatro camadas. Os programas se comunicam com a camada de Aplicação. Na camada de Aplicação você encontrará os protocolos de aplicação tais como o SMTP (para ), o FTP (para a transferência de arquivos) e o HTTP (para navegação web). Cada tipo de programa se comunica com um protocolo de aplicação diferente, dependendo da finalidade do programa. Após processar a requisição do programa, o protocolo na camada de Aplicação se comunicará com um outro protocolo na camada de Transporte, normalmente o TCP. Esta camada é responsável por pegar os dados enviados pela camada superior, dividi-los em pacotes e enviá-los para a camada imediatamente inferior, a camada Internet. Além disso, durante a recepção dos dados, esta camada é responsável por colocar os pacotes recebidos da rede em ordem (já que eles podem chegar fora de ordem) e também verificam se o conteúdo dos pacotes está intacto.

35 Protocolos para Internet Na camada Internet nós temos o IP (Internet Protocol, Protocolo Internet), que pega os pacotes recebidos da camada de Transporte e adiciona informações de endereçamento virtual, isto é, adiciona o endereço do computador que está enviando os dados e o endereço do computador que receberá os dados. Esses endereços virtuais são chamados endereços IP. Em seguida os pacotes são enviados para a camada imediatamente inferior, a camada Interface com a Rede. Nesta camada os pacotes são chamados datagramas. A camada Interface com a Rede receberá os pacotes enviados pela camada Internet e os enviará para a rede (ou receberá os dados da rede, caso o computador esteja recebendo dados). O que está dentro desta camada dependerá do tipo de rede que seu computador estiver usando. Atualmente praticamente todos os computadores utilizam um tipo de rede chamado Ethernet.

36 Protocolos para Internet Endereços IP: O esgotamento do IPv4 e a necessidade de mais endereços na Internet. O principal motivo para a implantação do IPv6 na Internet é a necessidade de mais endereços, porque os endereços livres IPv4 estão se acabando. Para entender as razões desse esgotamento, é importante considerar que a Internet não foi projetada para uso comercial. No início da década de 1980, ela poderia ser considerada uma rede predominantemente acadêmica, com poucas centenas de computadores interligados. Apesar disso, pode-se dizer que o espaço de endereçamento do IP versão 4, de 32 bits, não é pequeno: endereços. IPv6 é a versão mais atual do protocolo IP.O protocolo está sendo implantado gradativamente na Internet e deve funcionar lado a lado com o IPv4, numa situação tecnicamente chamada de "pilha dupla" ou "dual stack", por algum tempo. A longo prazo, o IPv6 tem como objetivo substituir o IPv4, que só suporta cerca de 4 bilhões (4x109) de endereços IP, contra cerca de 3,4x1038 endereços do novo protocolo. A previsão atual para a exaustão de todos os endereços IPv4 livres para atribuição a operadores é de Julho de 2011, o que significa que a implantação do IPv6 é inevitável num futuro bastante próximo

37 Padrão OSI x TCP/IP

38 Padrão OSI x TCP/IP Padrão TCP/IP Padrão baseado em seus dois principais protocolos (o TCP e o IP) e composto por quatro camadas.

39 Padrão OSI Padrão OSI x TCP/IP Padrão composto por sete camadas que podem ser agrupadas em três: Aplicação, Transporte e Rede. Aplicação: Essas são as camadas mais altas que colocam os dados no formato usado pelo programa Aplicação Transporte: Responsável por dividir os dados Transporte em vários pacotes para serem transmitidos pela rede ou por colocá-los em ordem quando se esta recebendo dados. Rede Rede: Camadas de baixo nível que lidam com a transmissão e recepção dos dados da rede.

40 Padrão OSI x TCP/IP Padrão TCP/IP Híbrido: Padrão também baseado em dois principais protocolos (o TCP e o IP), porém com algumas adições, unindo a didática de um lado, e a utilização prática da internet do outro. Devido a essas adições, possui cinco camadas. Camada de Enlace: pega os pacotes de dados recebidos da camada de rede e os transforma em quadros que serão trafegados pela rede, adicionando informações como o endereço da placa de rede de origem, o endereço da placa de rede de destino, dados de controle, os dados em si e uma soma de verificação, também conhecida como CRC. O quadro criado por esta camada é enviado para a camada Física, que converte esse quadro em sinais para serem enviados através do cabo de rede.

41 Padrão OSI x TCP/IP Conclusão: Percebe-se que apesar de apresentarem diferenças no que se refere ao número de camadas, esta não representa valor significativo para a manutenção de uma boa comunicação. No entanto, a permanência de uma em detrimento a outra dependerá única e exclusivamente da evolução da grande rede.

42 Camadas do Padrão TCP/IP

43 Camadas do Padrão TCP/IP O Padrão TCP/IP é baseado em quatro camadas, onde cada uma dessas camadas é responsável por um tipo de processamento especifico e possui comunicação restrita á camada imediatamente inferior e superior a ela, exceto as camadas das extremidades

44 Camadas do Padrão TCP/IP Camada de Aplicação: Esta camada é responsável pela interface entre o programa que está enviando ou recebendo dados e a camada de Transporte. É composta por vários protocolos como o HTTP (Protocolo de transferência de Hipertexto), SMTP (Protocolo de transferência de Correspondência), FTP (Protocolo de transferência de arquivos) entre outros.

45 Camadas do Padrão TCP/IP Camada de Aplicação: Quando se esta enviando um , por exemplo, seu programa de entra em contato com a camada Aplicação e é atendido pelo protocolo SMTP (Protocolo de transferência de ) desta camada. Em seguida, o dado é codificado dentro do padrão de um protocolo da camada de Aplicação e então é passado para a próxima camada da pilha de protocolos, para a camada Transporte através de uma porta específica.

46 Camadas do Padrão TCP/IP Funcionamento da Camada de Aplicação: Programa Browser Web Programa ETP SMTP HTTP ETP Camada de Aplicação Porta 25 Porta 80 Porta 20 TCP Camada de Transporte

47 Camadas do Padrão TCP/IP Camada de Transporte: Esta camada faz a ligação entre as camadas de nível de Aplicação e a camada de nível de Rede. É responsável por pegar os dados enviados pela camada de Aplicativo e dividi-los em pacotes que serão transmitidos pela rede. No computador receptor, a camada de Transporte é responsável por pegar os pacotes recebidos da camada de Rede e remontar o dado original para enviá-lo à camada de Aplicativo.

48 Camadas do Padrão TCP/IP Camada de Transporte: É responsável também pela integridade e confiabilidade, pois faz a ordenação dos pacotes e corrige eventuais erros. Isso tudo é feito através do envio de uma mensagem de reconhecimento (acknowledge), informando que o pacote foi recebido com sucesso. O não envio desta mensagem significa que os dados não chegaram corretamente, ou seja, estão corrompidos, portanto é necessário o envio do pacote perdido novamente.

49 Camadas do Padrão TCP/IP Camada de Transporte: Dados Camada de Aplicação Cabeçalho TCP/UDP Dados Camada de Transporte Pacote

50 Camadas do Padrão TCP/IP Camada de Rede ou Internet: Esta camada é responsável pela maneira com que os dados serão transmitidos e recebidos pela rede, mais especificamente pela maneira com os pacotes são transmitidos pela rede. Ela faz o endereçamento dos pacotes, agora denominado de datagramas, convertendo endereços lógicos em endereços físicos, de forma que os pacotes consigam chegar corretamente ao destino. Determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino, levando em consideração fatores como condições de tráfego da rede e prioridades.

51 Camadas do Padrão TCP/IP Camada de Rede ou Internet: Dados Camada de Aplicação Cabeçalho TCP/UDP Dados Camada de Transporte Cabeçalho IP Cabeçalho TCP/UDP Dados Camada de Rede ou Internet Datagrama

52 Camadas do Padrão TCP/IP Camada Física ou de Interface com a Rede: Esta camada é reponsável por colocar os pacotes na rede. Diz respeito aos meios de conexão, através dos quais os dados irão trafegar, como caracteristicas eletricas, mecânicas e tipos de conectores e cabos utilizado para estabelecer uma comunicação. Ela é definida pelo tipo de rede física a qual seu computador está conectado, sendo que na maioria das vezes ele está conectado a rede conhecida como Ethernet.

53 Funcionamento do Padrão TCP/IP

54 Funcionamento do Padrão TCP/IP Dados Camada de Aplicação 4 Dados Camada de Transporte 3 4 Dados Camada de Rede ou Internet Dados Camada de Interface com a Rede

55 Referências MENDES, Douglas Rocha. Redes de Computadores: Teoria e Prática. São Paulo. Novatec Editora, Curso de Redes de Computadores: Internet e Arquitetura TCP/IP. PUC Rio/CCE. 2ª Edição. WIKIPÉDIA. TCP/IP. Disponível em: WIKIPÉDIA. IPv4 e IPv6. Disponível em: PUC/RS. Padrão TCP/IP. Disponível:

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