4.1. Instalação, manutenção e utilização de redes locais REDES LOCAIS

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1 4.1. Instalação, manutenção e utilização de redes locais REDES LOCAIS 1

2 O QUE É UMA REDE? Grupo de computadores interligados através de um conjunto de componentes de hardware e software, que permite a partilha de informações e aceder a outros recursos presentes em outros computadores. 2

3 VANTAGENS/BENEFÍCIOS DE UMA REDE Normalmente, uma rede de computadores é implementada para (objectivos fundamentais das redes): Permitir a partilha de programas; Permitir a partilha de periféricos (discos, impressoras,..); Permitir a partilha de ficheiros de dados ou documentos; Trocar mensagens entre os computadores, através de correio electrónico; 3

4 VANTAGENS/BENEFÍCIOS DE UMA REDE Compartilhar e controlar o acesso à Internet; Disponibilizar uma Intranet; Sem dúvida, uma rede de computadores pode aumentar sensivelmente a produtividade, o nível de serviços prestados aos clientes. Por outro lado, as redes de computadores são uma excelente ferramenta de redução de custos nas empresas. 4

5 SERVIDOR Numa rede de computadores, designamos por servidor o computador responsável por partilhar um conjunto de recursos de hardware, software e informação com vários computadores/terminais. 5

6 CATEGORIAS DE SERVIDORES Existem diferentes categorias de servidores: Dedicado o computador utilizado como servidor dedica-se exclusivamente à gestão da rede. Não Dedicado o computador-servidor pode ser utilizado como servidor e estação de trabalho. 6

7 CATEGORIAS DE SERVIDORES Para além do servidor da rede, podem existir também servidores de funções como, por exemplo: Servidor de Base de Dados Para partilha exclusiva de Base de Dados. Servidor de Disco Para um grande nº de estações de trabalho vários discos. Servidor de Impressora Para partilha de várias impressoras pelas estações de trabalho. 7

8 ESTAÇÃO DE TRABALHO Cada computador pessoal em comunicação com o servidor pode ser designado por estação de trabalho. Nas redes locais actuais, o processamento dos dados é efectuado na estação de trabalho e não no servidor. 8

9 PROTOCOLO Em qualquer comunicação, é necessário que os envolvidos conheçam uma linguagem comum, ou seja um idioma ou uma linguagem de sinais; algum tipo de padrão deve existir para que a comunicação ocorra. 9

10 PROTOCOLO Cont. O protocolo exerce exactamente esse papel na comunicação de dados. Ele é o idioma da comunicação de dados, um padrão bem definido, detalhando os bits e bytes trocados entre dois computadores, sempre com o objectivo de trocar informação digital. 10

11 PROTOCOLO Cont. O protocolo pode tratar ainda: Como os erros de comunicação são verificados e as acções que devem ser tomadas no caso de erros; Como o dado pode ser comprimido para aumentar a performance de transmissão; Como o computador que enviou a mensagem indicará que ela foi enviada completamente; Como o computador que recebeu a mensagem indicará que realmente a recebeu. 11

12 PROTOCOLO Cont. Os principais protocolos de rede utilizados na actualidade são os seguintes: TCP/IP NetBUI IPX/SPX 12

13 O MODELO OSI O Modelo OSI, foi criado pela ISO, uma das organizações internacionais que definem padrões técnicos, como, por exemplo, ISO O termo OSI significa Open System Interconnection, ou Interconexão de Sistemas Abertos. 13

14 O MODELO OSI Cont. Definição: Conjunto de protocolos abertos (convenções ou normas que podem ser adoptadas livremente) para o fabrico de equipamentos e desenvolvimento de software, destinados a funcionar em redes de computadores. 14

15 O MODELO OSI Cont. Objectivo deste modelo: O seu objectivo é padronizar as formas de comunicação de dados, sendo utilizada no desenvolvimento de soluções de comunicação, como na criação de protocolos, equipamentos de rede e tecnologias recentes. 15

16 O MODELO OSI Cont. O modelo OSI é formado por 7 camadas, e o conceito determina que cada um dos envolvidos na comunicação deve criar formas de conexão entre as camadas. Por exemplo, a camada 4 no sistema que envia uma mensagem deve se comunicar na mesma camada com o sistema que receberá a mensagem. 16

17 O MODELO OSI Cont. As camadas inferiores possuem menos complexidade, iniciando normalmente por meios físicos de comunicação, enquanto as camadas superiores possuem maior inteligência, tipicamente representada pela aplicação de comunicação em si (como o próprio Internet Explorer ou um cliente de .) 17

18 O MODELO OSI Cont. 18

19 O MODELO OSI Cont. As 7 camadas do modelo OSI: Camada 1 - Física Camada 2 - Ligação de dados Camada 3 - Rede Camada 4 - Transporte Camada 5 - Sessão Camada 6 - Apresentação Camada 7 - Aplicação 19

20 O MODELO OSI Cont. CAMADA FÍSICA Define características do meio físico de transmissão de rede, conectores, interfaces, codificação ou modulação dos sinais, etc. Está intimamente associada ao hardware utilizado na comunicação. Exemplos de protocolos de camada 1 são o RS232, Fast Ethernet e ATM. 20

21 O MODELO OSI Cont. CAMADA DE LIGAÇÃO DE DADOS É nesta camada, que os pacotes são codificados e descodificados em bits no formato apropriado à sua transmissão na rede. Trata dos erros físicos de transmissão, controla o acesso aos meios físicos de transmissão e o fluxo dos pacotes entre os nós da rede. 21

22 O MODELO OSI Cont. CAMADA DE REDE É nesta camada que se estabelece, com base nos endereços dos pacotes das mensagens, um caminho, através dos nós da rede ou interligação de redes, para o percurso das mensagens até ao destino. Controles de congestionamento também são implementados nesta camada. 22

23 O MODELO OSI Cont. CAMADA DE TRANSPORTE É nesta camada que, se dá a transferência de dados entre emissor e receptor. Trata do controle de erros na transmissão, assim como o fluxo de dado em si. O dado deve ser entregue e sua entrega garantida, se o protocolo o exigir como é o caso do TCP/IP. 23

24 O MODELO OSI Cont. CAMADA DE SESSÃO As sessões são conexões entre aplicações. Esta camada trata do estabelecimento, gestão e manutenção dessas sessões. 24

25 O MODELO OSI Cont. CAMADA DE APRESENTAÇÃO Esta camada tem a função de converter dados do formato da aplicação para o formato da rede. A encriptação de dados é um exemplo de utilização nesta camada. 25

26 O MODELO OSI Cont. CAMADA DE APLICAÇÃO Esta camada implementa a aplicação de comunicação em si, é a interface com o utilizador. Recursos como autenticação, sintaxe dos dados e a interface em si são implementadas neste nível. Exemplos de aplicações incluem tanto aplicações clientes, como o IE como aplicações no lado do servidor, como servidores de Correio Electrónico. 26

27 MÚLTIPLOS PROTOCOLOS E PADRÕES DE REDES SÃO AGRUPADOS EM 2 CONJUNTOS: Protocolos de nível inferior Ao nível das 1ªs 2ª ou 3ª camadas do modelo OSI Definem: Interfaces de rede; Modo de acesso dos computadores ao meio físico de transmissão; 27

28 MÚLTIPLOS PROTOCOLOS E PADRÕES DE REDES SÃO AGRUPADOS EM 2 CONJUNTOS: Protocolos de nível inferior (Cont.) Formato dos pacotes de mensagens que circulam na rede. Protocolos de nível superior Ao nível das camadas superiores. 28

29 REDES LOCAIS TIPOS DE SINAL O que são sinais eléctricos? A informação é transmitida dentro de um circuito electrónico ou entre diferentes circuitos por sinais eléctricos. Estes sinais nada mais são que variações no nível de tensão eléctrica (V) no meio de transmissão (fios, conectores, etc), ao longo do tempo (t). 29

30 REDES LOCAIS TIPOS DE SINAL (Cont.) Sinais analógicos Originalmente a maioria dos sinais usados em electrónica eram do tipo analógico. Estes caracterizam-se por variarem de forma contínua ao longo do tempo. Este tipo de sinal era e ainda é muito utilizado nos amplificadores de som, microfones, sistemas de vídeo, etc., dispositivos cujo tipo de informação se adapta bem às características deste género de sinal. 30

31 REDES LOCAIS TIPOS DE SINAL (Cont.) O ruído O ruído é a alteração indesejável de um sinal devido a interferências externas. Infelizmente os meios de transmissão nunca estão completamente isentos de ruído. Motores eléctricos, cabos de alta tensão, e quaisquer outros equipamentos que gerem campos magnéticos interferem nos sinais eléctricos. Portanto a informação que estes carregam é ligeiramente alterada durante o percurso 31

32 REDES LOCAIS TIPOS DE SINAL (Cont.) Os sinais analógicos não são pois 100% fiáveis! Como o sinal analógico varia de forma contínua, é impossível saber se um certo valor deste é o correcto ou o resultado de interferências. Ou seja, não é possível retirar o ruído de um sinal analógico e reconstruir a sua forma original. Esta pouco fiabilidade é aceitável em dispositivos de som ou imagem, mas não em computadores, onde é absolutamente essencial que a informação seja transmitida sem qualquer alteração. Os sistemas informáticos requerem um tipo de sinal eléctrico capaz de resistir ao ruído. 32

33 REDES LOCAIS TIPOS DE SINAL (Cont.) Sinais digitais Os sinais digitais são sinais eléctricos que variam aos saltos, ou seja, de forma descontínua. Um sinal digital só pode ter um conjunto limitado e bem definido de valores, passando todo o tempo a saltar entre eles. Se só existirem dois valores, o sinal digital diz-se binário, e cada sinal representa um bit (0 ou 1). 33

34 REDES LOCAIS TIPOS DE SINAL (Cont.) Os sinais digitais são fiáveis Porque um sinal digital só pode ter um conjunto limitado de valores, é fácil filtrar o ruído deste e reconstruir a sua forma original. Assim a informação transmitida é muito fiável. Este é o motivo pelo qual todos os sistemas informáticos utilizam sinais digitais 34

35 REDES LOCAIS TIPOS DE SINAL (Cont.) Sinais binários Os sinais digitais mais utilizados são os binários. Isto deve-se ao facto de estes apresentarem muitas vantagens sobre os restantes: Simplicidade Maior tolerância dos componentes dos circuitos integrados, principalmente resistências e transístores Maior versatilidade na interligação de circuitos integrados Aumento da imunidade ao ruído, pois utilizam-se apenas dois níveis de tensão, bem separados 35

36 REDES LOCAIS TIPOS DE SINAL (Cont.) Detecção de erros nos sinais binários Os sinais binários podem oferecer grande imunidade ao ruído, mas esta obviamente nunca pode ser total. Existe sempre a hipótese de ocorrer uma interferência tão grande que ultrapasse os limites impostos à variação do sinal. Isto pode levar a uma reconstrução errada deste. 36

37 REDES LOCAIS TIPOS DE SINAL (Cont.) Recuperação de erros Para lidar com o problema da possível reconstrução errada de um sinal binário, é normalmente adicionada a este informação extra de verificação. Ou seja, são adicionados aos sinais transmitidos alguns novos, cuja única função é permitir testar no destino a fiabilidade dos restantes. O método mais utilizado consiste no chamado bit de paridade. Sempre que se envia um conjunto de bits, normalmente 7 ou 8, o sistema transmite um extra. Este diz se o número de bits com valor 1 naquele lote foi par ou ímpar. Se um desses bits tiver sido alterado a contagem vai ser incorrecta, e o erro de transmissão detectado. 37

38 REDES LOCAIS TIPOS DE SINAL (Cont.) Exemplos de utilização do bit de paridade Suponha-se que foram enviados os seguintes oito bits: Este lote tem cinco 1s, um número ímpar. Logo, se consideramos que o bit extra toma o valor 0 para indicar um número ímpar de 1s, então o nono bit enviado, o de paridade, será 0. Ou seja, no total enviam-se nove bits, , dos quais os oito primeiros são dados, e o nono permite verificar se os restantes estão correctos. Aqui estão outros exemplos de grupos de oito bits a transmitir: Dados a transmitir Dados transmitidos, com bit extra de paridade

39 REDES LOCAIS TIPOS DE SINAL (Cont.) Outras técnicas de detecção de erros O bit de paridade permite normalmente detectar se ocorreram erros na transmissão, embora não permita reconstruir os dados alterados. Isto porque obviamente não existe informação sobre que bit foi alterado, só que um o foi. Além disso se a interferência for tão grande que dois ou mais bits são alterados, o método pode falhar. Estas situações são contudo (felizmente) muito raras. Existem métodos de recuperação de erros mais avançados, que consistem basicamente em adicionar ainda mais bits extra a cada lote de bits enviados. Em geral quantos mais bits extra, maior a capacidade de o receptor detectar e reconstruir a mensagem original. Mas estas técnicas só são usadas pontualmente, pois aumentam grandemente o volume de dados a transmitir. 39

40 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES QUANTO À SUA DIMENSÃO (Distribuição Geográfica) Redes Locais (LAN) Redes Intermédias (MAN) Rede Campus Redes Área Metropolitana Redes Alargadas (WAN) 40

41 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES QUANTO À SUA DIMENSÃO (Cont.) LAN - Local Area Network 41

42 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES QUANTO À SUA DIMENSÃO (Cont.) LAN - Local Area Network Uma sala ou edifício; Poucas centenas de metros. Exemplo, conectar os vários computadores na sede de uma empresa. As principais tecnologias que uma LAN pode utilizar são a Ethernet, Token Ring, o ARCNET e o FDDI. 42

43 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES QUANTO À SUA DIMENSÃO (Cont.) MAN - Media Area Network Rede Área Metropolitana Área de uma grande cidade ou região urbana Interligação de entidades (Ex.: Polícia) Internet (qualquer conjunto de redes interligadas) 43

44 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES QUANTO À SUA DIMENSÃO (Cont.) MAN - Media Area Network Rede Campus Várias redes locais (LAN) ligadas entre si Vários edifícios vizinhos (Ex: Universidade) Intranet 44

45 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES QUANTO À SUA DIMENSÃO (Cont.) WAN - Wide Area Network 45

46 CLASSIFICAÇÃO DAS REDES QUANTO À SUA DIMENSÃO (Cont.) WAN - Wide Area Network Até à totalidade do Globo; Internet. Distinguem-se duma LAN ou MAN pelo seu porte e estrutura de telecomunicações Exemplo, conectar vários balcões regionais de um banco a um computador central em Lisboa. 46

47 PADRÕES DE REDE Existem vários padrões de redes baseadas em protocolos de nível inferior, como: Ethernet; Token-Ring; FDDI; X.25; Frame Relay; A arquitectura mais utilizada em redes de 47 computadores na actualidade é a Ethernet.

48 PADRÕES DE REDE (Cont.) ETHERNET A comunicação em uma rede Ethernet ocorre da seguinte forma: Quando uma estação transmite algum dado, surge um sinal no canal Ethernet. Cada estação deve aguardar até que nenhum sinal esteja no canal Ethernet para transmitir algum dado. Como o sinal leva um determinado tempo para correr o canal todo, pode acontecer que duas ou mais estações comecem a transmitir simultaneamente. Neste caso ocorre uma colisão no canal, pára a transmissão dos dados e reenvia os pacotes um a um; 48

49 PADRÕES DE REDE (Cont.) ETHERNET Esse controle é feito através de regras presentes no firmware (chip) de todas as placas de rede Ethernet; Esse mecanismo de controle dos dados, é chamado CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection)e foi definido pelo padrão do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers); 49

50 PADRÕES DE REDE (Cont.) ETHERNET A largura de banda do padrão Ethernet é de 10Mbps. Mais recentemente, o padrão Fast Ethernet proporcionou taxas de 100 Mbps, utilizando o mesmo padrão 802.3; A passagem de 10Mbps para 100Mbps é fácil uma vez que ambas utilizam o protocolo CSMA/CD; 50

51 PADRÕES DE REDE (Cont.) ETHERNET Esta passagem de 10Mbps para 100Mbps reduz o tamanho máximo que a rede pode ter: para um comprimento máximo de 500 metros a 10Mbps passa-se para cerca de 200 metros a 100Mbps. Para se conseguirem distâncias superiores a 205 metros numa rede de 100Mbps é necessário instalar repetidores em cada 200 metros; 51

52 PADRÕES DE REDE (Cont.) ETHERNET O pacote (ou frame) consiste em uma sequência de bits que contém todas as informações necessárias para a comunicação, como os endereços de origem e destino, bits para controle de erros e o dados em si; Grande difusão em topologias BUS com cabos coaxiais; Com os hubs, tornaram-se mais comuns em topologia ESTRELA, com cabos UTP. 52

53 PADRÕES DE REDE (Cont.) TOKEN RING Numa rede token ring, todos os computadores estão ligados em ANEL ou ESTRELA; O protocolo Token-Ring da IBM deu origem a uma versão normalizada, vindo a ser especificada como IEEE 802.5; A taxa de transmissão de dados neste tipo de LAN é de 4 ou 6 Mbps; 53

54 PADRÕES DE REDE (Cont.) TOKEN RING O protocolo Token-Ring é o 2º mais utilizado em LAN depois do protocolo Ethernet; Nesta rede é usado um bit (testemunho ou token) por forma a evitar colisões de dados entre computadores que pretendem enviar mensagens ao mesmo tempo; O computador que envia mensagens é que está na posse do Token; 54

55 PADRÕES DE REDE (Cont.) TOKEN RING A comunicação em uma rede Token-Ring, ocorre da seguinte forma: Existe um pacote vazio que circula permanentemente na rede. Assim que um computador pretende enviar uma mensagem insere um token no pacote vazio, o que consiste apenas na mudança de um 0 para 1 de um bit algures no pacote. A seguir é inserida a mensagem nesse pacote e o destinatário. 55

56 PADRÕES DE REDE (Cont.) TOKEN RING O pacote é examinado por cada computador, até que chega a vez do destinatário da mensagem que copia então a mensagem do pacote e muda o token para 0. Quando o pacote chega de novo ao emissor este ao ver que o token está a 0 sabe que a mensagem foi recebida e copiada, removendo então a mensagem do pacote. O pacote continua a circular vazio pronto a ser agarrado por um computador que necessite de enviar uma mensagem. 56

57 TOPOLOGIAS DE REDE A topologia de uma rede é devida a vários factores, desde restrições nas capacidades do equipamento utilizado, até às características das tecnologias utilizadas. A organização das redes pode reduzir-se a 3 casos tipo que são, a topologia em barramento ou bus, topologia em estrela ou star, e a topologia em anel ou ring. 57

58 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) ANEL (RING) 58

59 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) ANEL (RING) Nesta topologia os dispositivos estão ligados a um mesmo circuito, formando um círculo; O último dispositivo não está primeiro; conectado ao No caso de falha de um dos computadores, a comunicação em toda a rede é comprometida e a 59 localização da falha é mais complexa;

60 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) ANEL (RING) Esta topologia física é utilizada nas redes Token- Ring da IBM; As mensagens circulam dentro do cabo em anel, passando sequencialmente até ao destinatário; Esta topologia, tal como acontece, com a topologia de barramento é pouco utilizada actualmente. 60

61 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) BARRAMENTO (BUS) Como acontece no interior dos computadores, o barramento é um caminho de transmissão de sinais numa rede. Os sinais são largados no barramento e lidos pelos dispositivos cujo endereço foi especificado. No caso de uma rede com esta topologia em vez de sinais temos pacotes de dados, cujo cabeçalho contém o endereço do destinatário. 61

62 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) BARRAMENTO (Cont.) 62

63 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) BARRAMENTO (Cont.) Como pode observar na figura uma topologia em barramento, consiste num cabo com dois pontos terminais e com diversos dispositivos ligados ao barramento (bus); Todos os dispositivos estão ligados directamente à linha por onde circulam os pacotes, pelo que todos os dispositivos da rede vêm os pacotes; 63

64 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) BARRAMENTO (Cont.) Cada dispositivo da rede tem um endereço único, que permite através da análise dos pacotes seleccionar os que lhe são destinatários; Neste tipo de topologia, é necessário terminar o barramento, ou seja, inserir um dispositivo terminador nas duas extremidades do cabo; 64

65 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) BARRAMENTO (Cont.) Esta topologia é pouco utilizada actualmente; A única vantagem que este tipo de rede pode oferecer é o baixo custo, sendo ideal quando implementada em lugares pequenos. 65

66 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) ESTRELA (STAR) Como o nome indica esta topologia tem a forma de uma estrela, e consiste em vários cabos que unem cada dispositivo a um ponto central. As redes Ethernet a 10Mbps (10Base-T) são baseadas numa estrutura em estrela, e onde cada dispositivo da rede está ligado a um hub 10Base-T por um cabo de par entrançado (ou RJ45). 66

67 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) ESTRELA (Cont.) 67

68 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) ESTRELA (Cont.) Para que uma rede tenha topologia em estrela não é necessário ter uma disposição em forma de estrela, é necessário apenas que cada dispositivo da rede esteja ligado por um cabo próprio a um ponto central; Nos dias que correm as topologias em estrela e suas derivadas são as preferidas dos instaladores de redes pois facilitam a adição de novos dispositivos de rede; 68

69 TOPOLOGIAS DE REDE (Cont.) ESTRELA (Cont.) Com esta topologia a localização de problemas fica mais fácil; Se um problema ocorrer num segmento os outros permanecem em actividade; A rede Estrela geralmente oferece taxas de transmissão superiores às outras topologias. 69

70 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Protocolo TCP/IP No fim dos anos 60, o Departamento de Defesa do Estados Unidos (DoD), demonstrou o seu interesse que alguma investigação académica fosse efectuada sobre sistemas de "redes de comunicação alargadas baseadas em sistemas de comutação de pacotes". O DoD queria utilizar esta tecnologia para a defesa nacional, como forma de partilhar dados da rede dos radares e distribuir controle e comandos no caso de um ataque nuclear. 70

71 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) Deste modo, o sistema continuaria operacional mesmo que um dos centros de comando fosse destruído. A agencia do DoD que se encarregou da investigação foi a "Advanced Research Projects Agency" (ARPA), que posteriormente passou a utilizar o prefixo "Defense" no inicio do seu nome e passou a ser conhecida como DARPA. 71

72 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) Durante os anos 60, a DARPA patrocina diversos estudos académicos que culminam no estabelecimento da ARPANET, em 1969, com apenas 4 nós de Rede (UCLA,U.Standord, UCSB e Utah). Nos anos 70, a Arpanet sofre várias evoluções e as tecnologias são divulgadas um pouco por todo o mundo: 72

73 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) Mais universidades ligadas; Primeiras ligações internacionais (Inglaterra e Noruega); Primeiras Aplicações Telnet, e FTP; Protocolos TCP/IP; Nos anos 80, a Arpanet transforma-se na Internet. A ARPANET evoluiu para a Internet ao passar a incluir organismos e universidades de diferentes países e ao passar, mais tarde, a incluir ligações de empresas comerciais. 73

74 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) A Internet chega a Portugal e migra para os protocolos TCP/IP. Surgem os serviços de Resolução de Nomes (DNS) e o IRC (Internet Relay Chat). É criada a IEFT The Internet Engineering Task Force ( com várias redes académicas em todo o mundo. Em 1989, acaba a ARPANET com nós e inicia-se o ciclo da Internet. 74

75 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) O conjunto de protocolos de TCP/IP (Transmission Control Protocol/ Internet Protocol) são o pilar das comunicações na Internet. O TCP/IP é um conjunto de protocolos estruturado por camadas, estando a camada TCP acima da camada IP. A camada TCP gere o envio das mensagens ou ficheiros, necessitando por vezes de dividi-los em vários pacotes de tamanho apropriado. 75

76 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) No receptor, a aplicação que implementa a camada TCP será responsável pela sua reconstrução. A camada IP tem a responsabilidade de fazer chegar o pacote ao endereço IP de destino. O pacote de dados é- lhe entregue pela camada TCP juntamente com o endereço do computador a que se destina. Durante a viagem passará eventualmente por vários sistemas, onde será verificado o endereço do destinatário de forma reencaminhar o melhor trajecto possível. 76

77 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) No ambiente TCP/IP: Cada protocolo tem funções bem especificas por forma a permitir comunicações fiáveis entre sistemas computacionais distintos; Estes sistemas poderão estar em qualquer parte do mundo; 77

78 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) A informação é passada entre os diferentes sistemas intermédios pelos mais variados equipamentos de interligação (Routers, Hubs, Switches, etc...); A informação viaja pelos mais variados meios de transmissão (linhas analógicas, linhas RDIS, circuitos alugados, links satélite, ADSL, TV por Cabo, Wireless, etc...). 78

79 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) A arquitectura de protocolos TCP/IP varia ligeiramente das camadas do modelo OSI, embora sejam garantidas todas as especificações e funcionalidades definidas no OSI. O conjunto de protocolos do TCP/IP tem 4 camadas principais que correspondem às 7 camadas do modelo OSI. 79

80 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) O TCP/IP divide a sua pilha de protocolos em 4 camadas: 80

81 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) A figura CAMADAS seguinte ilustra a analogia das camadas do TCP/IP com as camadas do modelo OSI: 81

82 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) Vamos agora, observar a função de cada destas camadas: Esta camada: Define a forma como um host se liga à rede; Providência a capacidade de comunicação entre hosts; Indica que existe TCP/IP sobre uma determinada tecnologia de rede. 82

83 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) Esta camada: Define a unidade básica de transferência de informação na rede; Inclui endereçamento global e encaminhamento; Proporciona comunicação computador a computador; 83

84 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) A camada de rede tem como objectivo principal lidar com o endereçamento entre sistemas. Os quatro principais protocolos nesta camada são: 1. IP (Internet Protocol) - encontra o caminho para os dados e transporta-os ao seu destino. O IP é o protocolo onde os endereços de rede e sistema são colocados. 84

85 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) 2. ICMP (Internet Control Message Protocol) -O ICMP é um subprotocolo do IP e também se encarrega das mensagens de controlo ao nível da rede. 3. ARP (Address Resolution Protocol) - converte um endereço IP num endereço físico. O ARP resolve endereços IP para endereços físicos, por forma permitir a entrega dos pacotes aos sistemas finais. 85

86 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) 4. RARP (Reverse Address Resolution Protocol) -o RARP é utilizado por sistemas que conhecem o seu endereço físico mas não o seu endereço IP (por exemplo, estações de trabalho sem disco). 86

87 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): É ao IP que compete levar a informação de um extremo ao outro de uma Internet, atravessando várias redes, potencialmente diferentes. Competências: Endereçamento Empacotamento Encaminhamento 87

88 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): É um protocolo simples; Não orientado a conexão; Não garante a fiabilidade às camadas superiores; Não oferece correcção de erros ou controlo de fluxo; Os pacotes podem ser entregues fora de ordem; 88

89 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Apenas se encarrega de enviar a informação entre os dois sistemas; Em cada sistema podem residir múltiplas aplicações à espera de dados, mas a identificação da aplicação à qual se destinam os dados é feita no TCP, onde existem os campos de porto de origem e porto de 89 destino.

90 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): A função do IP é a de fornecer o mecanismo de entrega de datagramas de e para a camada de transporte. O IP fornece duas grandes funcionalidades: 1. Serviço não orientado à conexão, sem garantias de entrega da informação; Fragmentação e reassemblagem de pacotes.

91 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Fragmentação O que é????? Para assegurar a eficácia na transmissão, o IP escolhe um limite máximo para o tamanho do Datagrama, baseado num elemento chamado Unidade Máxima de Transmissão (MTU Maximum Transmission Unit). 91

92 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Fragmentação (Cont.) Se tamanho do datagrama IP for superior ao MTU de uma rede é necessário fragmentá-lo em datagramas mais pequenos; Depois de fragmentado, só é reconstruído no destino; Um datagrama pode ser fragmentado mais que uma vez. 92

93 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Fragmentação (Cont.) Rede MTU (bytes) Ethernet 1500 PPP

94 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP Classes de Endereços Existem várias Classes IP, definidas e normalizadas a nível mundial: Classes A, B, C, D e E 94

95 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): 95 Endereçamento IP (Cont.) Classes de Endereços (Cont.)

96 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Classes de Endereços (Cont.) Analisando os números referentes a cada Classe de IP, verifica-se que: Nos endereços tipo Classe A, há poucas redes e muitos computadores por rede; Nos endereços tipo Classe B, temos algumas redes com alguns computadores por rede; 96

97 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Classes de Endereços (Cont.) Nos endereços tipo Classe C, temos muitas redes e poucos computadores por rede. Em termos de representação binária (bit a bit) de cada classe IP v.4, temos a seguinte distribuição: 97

98 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): 98 Endereçamento IP (Cont.) Classes de Endereços (Cont.)

99 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Classes de Endereços (Cont.) De acordo com a tabela anterior, as faixas de endereços IPs foram definidas da seguinte forma: Classe Faixa de Endereços Nº Redes A até B até C até D E até até Nº Hosts 99

100 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): 100 Endereçamento IP (Cont.) Classes de Endereços (Cont.)

101 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Classes de Endereços (Cont.) De acordo com a Classe de endereço definem-se as seguintes máscaras: 101

102 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) O Endereço IP identifica uma rede e uma ligação a essa rede! Um endereço é composto por duas partes: 102

103 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Neste contexto, um endereço IP é um número de 32 bits, que por motivos de uma mais fácil manipulação para os humanos tem como representação comum 4 números entre 0 e 255,separados por pontos, como por exemplo:

104 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Cada um dos números de 0 a 255 representa um conjunto de 8 bits (assim temos 4 x 8 = 32 bits). Sempre é mais simples entender do que que é a representação equivalente em binário. 104

105 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) A forma de detecção e separação entre redes e máquinas (hosts) dessas redes é assegurada pela máscara. A máscara é um filtro que permite calcular através da operação, lógica AND, qual a rede e máquina dessa rede a 105 que pertence determinado IP.

106 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) A parte da rede é mascarada a "1" com 255 A parte de máquinas dessa rede é mascarada a "0" com 0 106

107 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Por exemplo, a rede a que pertence o IP é a rede , porque: 107

108 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Por exemplo, um endereço tem uma máscara o que nos indica, ao efectuarmos a operação AND lógica dos bits do endereço com os bits da máscara, que temos o endereço de rede e a máquina dessa rede. 108

109 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) 109

110 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Vejamos mais exemplos: Exemplo 1: Consideremos o endereço com a máscara , temos a rede? e a máquina.?. 110

111 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Vejamos mais exemplos: Resposta do exemplo 1: A rede é e a máquina

112 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Vejamos mais exemplos: Exemplo 2: com a máscara , temos a rede? e a máquina?. 112

113 PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO (Cont.) Protocolo TCP/IP (Cont.) IP (Internet Protocol): Endereçamento IP (Cont.) Vejamos mais exemplos: Resposta do exemplo 2: A rede é e a máquina