CCNA 1 Conceitos Básicos de Redes. Módulo 11 Camada de Transporte TCP/IP Camada de Aplicação

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1 CCNA 1 Conceitos Básicos de Redes Módulo 11 Camada de Transporte TCP/IP Camada de Aplicação Camada de Transporte TCP/IP 2

2 Introdução à Camada de Transporte As responsabilidades principais da camada de transporte são o transporte e regular do fluxo de informação da origem até ao destino de uma forma fiável e precisa. O controlo extremo-a-extremo e a fiabilidade são proporcionados por janelas deslizantes, números de sequência e confirmações. 3 Introdução à Camada de Transporte Funções do nível de Transporte. Garantir que os segmentos são entregues são confirmados. Retransmitir os segmentos que não foram confirmados. Colocar os segmentos na sequência correcta no destino. Fornecer mecanismos de prevenção e controlo de congestão. O TCP/IP é uma combinação de dois protocolos: O IP opera na camada 3 e é um protocolo sem ligação que oferece um serviço de entrega de melhor esforço. O TCP opera na camada 4 e é um serviço orientada à ligação que oferece controlo de fluxo e fiabilidade. 4

3 Controlo de fluxo À medida que a camada de transporte envia segmentos procura garantir que estes não sejam perdidos. Um receptor lento pode levar à perda de segmentos. Se a memória disponível para guardar segmentos no receptor se esgotar, o receptor é forçado a descartá-los. O controlo de fluxo evita que um emissor rápido sobrecarregue os buffers de um receptor lento. O TCP fornece mecanismos para controlo de fluxo. Os dois hosts estabelecem uma taxa de transferência de dados satisfatória para ambos. 5 Estabelecimento, manutenção e finalização de sessões Multiplexagem Várias aplicações podem enviar segmentos A camada de Transporte vai utilizar a política primeiro a chegar, primeiro a ser servido. Os segmentos que cheguem primeiro serão os primeiros a serem processados. Estes segmentos podem ser encaminhados para o mesmo ou diferentes destinos. Várias aplicações podem partilhar a mesma ligação de transporte. Este processo é conhecido como multiplexagem. Aplicação Apresentação Sessão Correio Electrónico Transferência de Ficheiros Browser Web Transporte Cabeçalho Info Cabeçalho Info Segmentos 6

4 Estabelecimento, manutenção e finalização de sessões Estabelecimento de ligações Uma função da camada de Transporte é o estabelecimento de sessões orientadas à ligação. Para se iniciar a transferência de informação é necessário o estabelecimento de uma ligação. Os níveis de Transporte nos dois extremos comunicantes trocam mensagens através da rede para verificar se a transferência é autorizada por ambos. Depois de estabelecida a ligação, pode-se começar a trocar informação na forma de segmentos. Os dois extremos continuam a comunicar de modo a verificarem se os segmentos são recebidos correctamente. 7 Estabelecimento, manutenção e finalização de sessões Estabelecimento de ligações A primeira mensagem solicita sincronização. A segunda mensagem confirma o pedido inicial de sincronização e envia parâmetros de sincronização. A terceira mensagem é uma confirmação que informa o destinatário que ambos os extremos concordam com o estabelecimento da ligação. Depois da ligação ter sido estabelecida pode ter inicio a transferência de informação. Emissor Receptor Synchronize Synchronize Acknowledge Negociação da ligação Ligação estabelecida Troca de Segmentos 8

5 Estabelecimento, manutenção e finalização de sessões A congestão pode ocorrer por duas razões: Um computador pode gerar tráfego a um ritmo mais rápido do que aquele que a rede consegue transferir. Se muitos computadores necessitam simultaneamente de enviar datagramas para um único destino. O destinatário pode ficar congestionado. Neste caso o problema não tem uma única fonte. Quando chegam datagramas demasiado depressa a um host ou router, estes são guardados temporariamente na memória. Se o tráfego continuar, o host ou router eventualmente esgotará a sua memória e terá que descartar datagramas adicionais que chegarem. 9 Handshake triplo O TCP é um protocolo orientado à ligação. Requer o estabelecimento de uma ligação antes do começo da transferência de dados. Para o estabelecimento de uma ligação, os dois hosts devem sincronizar os seus ISNs (Initial Sequence Number). A sincronização é feita através da troca de segmentos de estabelecimento de ligação chamados SYN. A sincronização requer que cada extremo comunicante envie o seu número de sequência inicial e que receba uma confirmação (ACK). 10

6 Handshake triplo Estabelecimento de ligações Primeiro segmento (SYN): indica que o nº de sequência inicial é 100. Segundo segmento (SYN + ACK): confirma a recepção do primeiro segmento; indica que o seu nº de sequência é 300; o próximo octeto que está à espera de receber tem o nº de sequência 101. SYN (seq=100) SYN, ACK (seq=300, ack=101) ACK (seq=101, ack=301) 11 Handshake triplo Estabelecimento de ligações Terceiro segmento (ACK): confirma a recepção do segundo segmento; indica que o seu nº de sequência é 101; o próximo octeto que está à espera de receber tem o nº de sequência 301. SYN (seq=100) SYN, ACK (seq=300, ack=101) ACK (seq=101, ack=301) 12

7 Janelas Os pacotes de informação devem ser entregues à aplicação na mesma ordem com que foram transmitidos. Os problemas ocorrem quando existem pacotes perdidos, danificados, duplicados ou recebidos fora de ordem. Uma solução fácil é o de se emitir um novo segmento só depois de confirmado o anterior. 13 Janelas Se um emissor tiver de esperar por um ACK depois de emitir cada pacote, o débito será muito baixo. Para se melhorar o desempenho, é permitido o envio de mais do que um segmento enquanto se espera por uma confirmação. O número de segmentos que o emissor pode enviar antes de receber um ACK é denominado window size ou window. As mensagens ACK do TCP indicam o número do próximo pacote que estão à espera e não o último que receberam. 14

8 Janela Anunciada A dimensão da janela é negociada dinamicamente. Cada ACK indica a dimensão da janela que especifica o número de octetos que o receptor pode receber. Com uma janela de 3, o emissor pode enviar e octetos, o emissor deve então esperar por um ACK. Se o destino receber os 3 octetos, envia um ACK. O emissor pode enviar mais 3 octetos. Se o emissor não receber a confirmação, os octetos têm de ser retransmitidos. 15 Janela Anunciada Na figura o emissor envia três segmentos enquanto o receptor anuncia uma janela de 2. 16

9 Confirmações O TCP utiliza confirmação positiva com retransmissão. O emissor guarda uma cópia dos segmentos enviados e de que ainda não recebeu confirmação. O emissor inicia uma temporização quando envia um segmento. Se a temporização expirar antes de receber a confirmação o segmento é retransmitido. 17 Transmission Control Protocol - TCP O TCP é um protocolo de transporte orientado à ligação que fornece uma transmissão de dados full-duplex fiável. Os seguintes protocolos utilizam TCP: FTP HTTP SMTP Telnet 18

10 Formato dos Segmentos TCP Source Port (16) Sequence Number (32) Acknowledgement Number (32) Destination Port (16) Hlen (4) Reserved (6) Code Bits(6) Window (16) Chechsum (16) Urgent Pointer (16) Options (if any) Data 20 octetos Source Port e Destination Port Números dos portos que identificam as aplicações nos extremos da ligação. Sequence Number Identifica o segmento dentro do fluxo de dados enviado pelo emissor. Acknowledgment Number identifica o número do octeto que a fonte espera receber a seguir. 19 Formato dos Segmentos TCP Hlen Contém a dimensão do cabeçalho do segmento em múltiplos de 32 bits. Code Bits Bit Significado se igual a 1 URG ACK PSH RST SYN FIN O campo Urgent Pointer é válido O campo Acknowledgement Number é válido Este segmento pede um push Reinicia a comunicação Sincroniza os números de sequência O emissor chegou ao fim do fluxo de informação Window Número de octetos que o emissor pode aceitar (valor da Janela Anunciada). Checksum Valor para verificação da integridade do cabeçalho e dados. Urgent Pointer Indica o fim da Urgent Data. 20

11 Segmentos TCP Options Campo com indicações opcionais. Uma opção normalmente definida é a dimensão máxima dos segmentos. Data Informação das aplicações. Window Número de octetos que o emissor pode aceitar (valor da Janela Anunciada). Checksum Valor para verificação da integridade do cabeçalho e dados. 21 Segmentos TCP Urgent Pointer Indica o fim da Urgent Data. Options Campo com indicações opcionais. Uma opção normalmente definida é a dimensão máxima dos segmentos. Data Informação das aplicações. 22

12 User Datagram Protocol - UDP O UDP é um protocolo simples que troca datagramas sem garantia de entrega. Confia aos protocolos das camadas superiores o tratamento de erros e a retransmissão de informação. Não utiliza janelas nem confirmações (ACKs). A fiabilidade é garantida pelos protocolos da camada de Aplicação. Os seguintes protocolos utilizam UDP: TFTP SNMP DHCP DNS 23 Formato dos Segmentos UDP Source Port (16) Destination Port (16) Message Lenght (16) Checksum (16) 8 octetos Source Port e Destination Port Números dos portos que identificam as aplicações nos extremos da ligação. Message Lenght Checksum Data Data Número de octetos do cabeçalho e de informação. Valor para verificação da integridade do cabeçalho e dados. Informação das aplicações. 24

13 Números de Portos TCP e UDP Tanto o TCP como o UDP utilizam números de porto para passar informação às camadas superiores. As aplicações utilizam números de porto bem conhecidos que são atribuídos pela IANA (Internet Assigned Numbers Authority). FTP Porto 20 - transferência de informação Porto 21 - controlo Conversações que não envolvam aplicações com números de porto bem conhecidos: os números de porto são atribuídos de um modo dinâmico e aleatório. 25 Números de Portos TCP e UDP Os números de porto têm as seguintes gamas de atribuição: Números abaixo de 1024 são considerados números de porto bem conhecidos. Números acima de 1024 são números de porto atribuídos dinamicamente. Números de porto registados são para aplicações especificas de fabricantes. 26

14 Camada de Aplicação 27 Camada de Aplicação TCP/IP As camadas de sessão, apresentação e aplicação do modelo OSI são agrupadas na camada de aplicação do modelo TCP/IP. Aplicação Transporte Rede Acesso à Rede Transferência de ficheiros TFTP * FTP * NFS SMTP Login Remoto Telnet * rlogin Gestão de Redes SNMP * Gestão de Nomes DNS * * utilizado pelos routers 28

15 Domain Name System - DNS Um dos problemas da Internet é a associação dos endereços correctos aos sites. É muito fácil esquecer um endereço IP de um determinado site, porque não há nada associe o conteúdo de um site ao seu endereço. Foi desenvolvido um sistema de nomes de domínio para associar os conteúdos dos sites aos seus endereços. 29 Domain Name System - DNS O Domain Name System (DNS) é o sistema utilizado na Internet para converter nomes de domínios e seus nós de rede anunciados publicamente em endereços IP. Um domínio é um grupo de computadores associados por sua localização geográfica ou pelo seu tipo de negócio. Um nome de domínio é uma cadeia de caracteres, números ou ambos. Existem mais de 200 domínios de nível superior na Internet, cujos exemplos incluem: 30

16 Domain Name System - DNS Existem mais de 200 domínios de nível superior na Internet..us: Estados Unidos.uk: Reino Unido.pt: Portugal Existem também nomes genéricos:.edu: sites educacionais.com: sites comerciais.gov: sites governamentais.org: sites não-profissionais.net: serviço de rede 31 Fite Transfer Protocol - FTP O FTP é um serviço de transferência de ficheiros fiável, orientado à ligação que utiliza TCP. Sessão FTP: primeiro é estabelecida uma ligação de controlo entre o cliente e o servidor; em seguida é estabelecida uma segunda ligação para a transferência do conteúdo do ficheiro. A transferência pode ocorrer em modo ASCII ou binário. Quando a transferência é concluída, a ligação da informação é automaticamente finalizada. A ligação de controlo é fechada quando o utilizador encerra a sessão. 32

17 Trivial Fite Transfer Protocol - TFTP O TFTP é um serviço de transferência de ficheiros sem ligação que utiliza UDP. O protocolo TFTP é utilizado nos routers para a transferências de ficheiros de configuração e imagens do sistema operativo (Cisco IOS) Foi criado para ser pequeno e de fácil implementação. Não possui a maioria dos recursos do FTP. Pode ler ou gravar ficheiros de/para um servidor TFTP remoto. Não pode listar directórios. Não tem autenticação. É útil em algumas situações porque é mais rápido que o FTP e funciona bem numa rede estável. 33 HyperText Transfer Protocol - HTTP O protocolo HTTP é a base da World Wide Web (WWW). Browser Web: é uma aplicação cliente servidor. apresenta a informação num formato multimédia com texto, som e imagem. As páginas Web são criadas com uma linguagem de marcação denominada HyperText Markup Language (HTML). Uma hiperligação (hiperlink) direcciona o navegador para uma nova página da Web. Os recursos na Web são localizados através de URLs (Uniforn Resource Locator) indica ao browser qual o protocolo utilizado. é o nome de uma máquina especifica com umk endereço especifico. /edu/ - identifica o directório onde se encontra a página web por omissão. 34

18 Simple Mail Tranfer Protocol - SMTP Os servidores de correio electrónico comunicam entre si utilizando o protocolo SMTP. O SMTP transporta as mensagem de em formato ASCII utilizando TCP. Quando um servidor de recebe uma mensagem, guarda-a e espera que o cliente leia o seu correio. Os protocolos de leitura de mais utilizados são o POP3 e o IMAP4 que utilizam TCP. Para o envio de é sempre utilizado o SMTP. Pode ser utilizado um servidor par o envio e outro para a recepção de Simple Network Management Protocol - SNMP O protocolo SNMP facilita a troca de informação de gestão entre dispositivos da rede. Permite aos administradores da rede a gestão do desempenho e encontrar e resolver problemas da rede. Utiliza UDP. 36

19 Simple Network Management Protocol - SNMP Componentes SNMP: Network Management System (NMS) O NMS executa aplicações que monitorizam e controlam dispositivos com gestão. Deve haver um ou mais NMSs em qualquer rede administrada. Dispositivos geridos - são nós da rede que contêm um agente SNMP e que residem numa rede administrada. Colectam e armazenam informação de gestão, disponibilizando-a para os NMSs que utilizam SNMP. Agentes - módulos de software de gestão de rede que residem em dispositivos geridos. Um agente tem conhecimento local das informações de gestão convertendo-as para uma forma compatível com o SNMP 37 Simple Network Management Protocol - SNMP 38

20 Telnet Os clientes Telnet podem efectuar logins remotos em servidores Telnet. Permite a execução de comandos com o recurso à linha de comandos. 39