CAMADA DE ENLACE DE REDE (DATA LINK LAYER, interface de rede ou acesso à rede)

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1 pela rede física. Em cada camada, recebeu um cabeçalho (campos de controle) com informações de controle do protocolo dessa camada, o que chamamos de encapsulamento. Os pacotes enviados por cada protocolo também são chamados de unidades de protocolo ou PDUs (Protocol Data Unit. As informações de controle ou campos de controles que são colocados nos pacotes também são chamadas de headers, se estiverem no início do pacote, ou de trailers de estiverem no final do pacote. CAMADA FÍSICA (PHYSICAL LAYERS) Composta pelo hardware, especificações e características dos equipamentos, conectores, interfaces mecânicas e elétricas, níveis de tensão, taxa de transmissão e demais características físicas. Os meio físicos de conexão para rede locais Ethernet que operam a 10 Mbps com a especificação IEEE 802.3: 10Base2 (Thin Ethernet): cabo coaxial fino com alcance de 185m 10Base5 (Thick coaxial): cabo coaxial grosso de 50 Ohms, com conector AUI (DB15) e alcance de 500m. 10BaseT (twisted pair):cabo de pares trançados UTP (Unshielded Twisted Pair) sem blindagem, com 100m de alcance e conector RJ-45 (ISO8877) e que utiliza dois pares do cabo de par trançado. 10BaseF:cabo de fibra óptica. A especificação IEEE 802.3u descreve a tecnologia Fast-Ethernet para redes locais que operam a 100Mbps, utilizando na camada física os meios: 100BaseTX: cabo de pares trançados UTP, categoria 5, utilizando dois pares do cabo, 100m de alcance e conector RJ-45 (ISO8877). 100BaseFX: cabo de fibra óptica multimodo de 62.5/125 mícrons de diâmetro interno/externo, 400m a 2000m de alcance e conector ST(MIC). 100BaseT4: cabo de pares trançados UTP utilizando os quatro pares do cabo categoria 5. CAMADA DE ENLACE DE REDE (DATA LINK LAYER, interface de rede ou acesso à rede) Camada em que ficam os protocolos de acesso e comunicação pelo meio físico. 64

2 Nas redes locais, os protocolos de acesso ao meio, no caso ao barramento da rede local, são Ethernet-CSMA/CD, Token-ring e FDDI. O protocolo de comunicação da camada de enlace, para endereçamento, utiliza o endereço MAC (Media Access Control) gravado na placa de rede ligada ao barramento de conexão dos computadores. A seguir temos o formato do frame (pacote) Ethernet, que é transmitido pela placa de rede ao barramento de rede local. MAC Layer Preâmbulo (8) End. Destino(6) End. Origem (6) Tamanho (2) Dados (variável) FCS (4) Preâmbulo : um conjunto de uns e zeros que indica ao receptor que o frame está começando. Os endereços são os MAC, que na maioria dos casos são gravados numa ROM (Read Only Memory) BIA (Burned-in-Address). O endereço MAC é composto de 6 bytes que representam 12 caracteres hexadecimais. Tamanho: campo de 2 bytes que indica o número de bytes do campo de dados Dados: é o campo de dados que vem da camada superior, no qual se incluem as informações de controle. FCS: Frame-Check-Sequence: contém um valor de CRV (Cyclic-Redundancy-Check), utilizado para checagem de erros de transmissão. Em redes WAN, na camada de enlace, os protocolos e tecnologias mais utilizados para transportar os dados no meio físico entre os equipamentos são: HDLC, PPP, frame-relay e ISDN-BRI. CAMADA DE REDE (NETWORK LAYER) Nessa cada são definidos e tratados os endereços lógicos de origem e de destino na rede, os caminhos que os dados irão percorrer para tingir o seu destino e a interconexão de múltiplos links (enlaces ou canais de comunicação). Existem dois tipos de pacote que trafegam na camada de rede: Pacotes que levam os dados efetivamente 65

3 Pacotes que levam informações de detecção e atualização de rotas, os quais são enviados e recebidos pelos roteadores. O encaminhamento dos dados até o seu destino é feito por roteadores que utilizam tabelas de roteamento para encaminhar os dados, de acordo com o endereço IP. CAMADA DE TRANSPORTE Tem como função estabelecer uma conexão fim a fim (também chamada de conexão confiável) entre a origem e o destino dos dados, garantindo a integridade dos dados na transmissão, chegando se não ocorreram perdas de pacotes e se eles estão chegando em ordem. Ela solicita a retransmissão de pacotes faltantes ou com erro e efetua um controle de fluxo do envio dos dados entre a aplicação e a transmissão dos dados pela rede. O protocolo de comunicação responsável por essas atividades é o TCP. CAMADA DE APLICAÇÕES Nessa camada ficam os protocolos responsáveis pela comunicação entre os diferentes aplicativos, TELNET (protocolo responsável em acessar outros computadores), FTP (protocolo utilizado para fazer a transferência de arquivos, criação e alteração de diretórios), SMNP (protocolo de envio de informações de gerenciamento e controle dos equipamentos da rede para um servidor de gerenciamento, SMTP (protocolos responsável pelo envio de mensagens de ), HTTP (protocolo de envio e recebimento das páginas Web entre o browser de um host e o servidor Web). ORGANIZAÇÕES GERADORES DE PADRÕES CCITT (Comitê Consultivo Internacional de Telegrafia e Telefonia) ITU (International Telecomunication Unio) EIA (Eletronic Industries Association) ANSI (American National Standards) ISO (International Standartd Organization) 66

4 BELL oriunda dos laboratórios Bell PROTOCOLO IP É responsável pela colocação do endereço Ip no pacote que será transmitido na rede e pelo seu endereçamento ao longo da rede até atingir o seu destino. O protocolo IP não é orientado a conexão fim a fim como o TCP, ou seja, não controla a conexão entre o transmissor e o receptor, trabalha apenas no envio do seu datagrama (pacote) através da rede, roteando e encaminhando o datagrama em direção ao seu destino, onde pode ocorrer perdas de pacotes ao longo da transmissão. PROTOCOLO UDP É o mais simples e mais rápido que o TCP, devido a possuir uma menor quantidade de controles da transmissão. O UDP foi projetado para aplicações que provêem seus próprios processos de correção de erros ou que necessitam de uma transmissão de maior velocidade, com menor processamento, e que exijam menor retardo do protocolo, como, por exemplo, transmissão de voz ou imagem. Os protocolos da camada de aplicação que utilizam o UDP na camada de transporte são, TFTP, SNMP, NFS (Network File System), DNS (Domain Name System). CARACTERISTICAS BÁSICAS DO PROTOCOLO IP A entrega do pacote IP não é garantida pelo protocolo IP, ou seja, podem ocorrer perdas de pacotes ao longo da transmissão È um protocolo não orientado a conexão Os pacotes podem se perder, atrasar ou serem entregues fora de ordem Cada pacote pode seguir por diferentes rotas (caminhos) Os pacotes IP têm um tempo de vida para trafegar na rede, após o que não alcançando o seu destino são descartados pelo rede para não ficarem vagando e ocupando recursos na rede. 67

5 CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO PROTOCOLO TCP Oferece segurança na transmissão de dados contra a perda de pacotes, checando a seqüência dos pacotes enviados e recebidos Garante a integridade dos dados transmitidos contra erros e perdas É um protocolo orientado a conexão ou fim a fim CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DO PROTOCOLO UDP Utilizado quando de seja um baixo volume de tráfego na rede, com poucos controles de transmissão e maior agilidade no envio dos dados Opera como o TCP, porém sem controle fim a fim O overhead (campos de controle) do UDP é bem menor que o do TCP, pois identifica apenas o port utilizado e não implementa conformações nem controle de seqüenciamento. O número de campos de controle é menor que o TCP Devido a estas características, é o protocolo ideal para transmissões de voz e vídeo que necessitam de uma latência (retardo) pequena na transmissão. 68

6 ENDEREÇAMENTO TCP/IP Em um ambiente onde uma ou varias redes de computadores, cada rede e cada equipamento ligado a ela necessitam ter um endereço para receber dados enviados de outras redes e computadores. O endereçamento de rede também se faz necessário para que os roteadores ao longo das redes consigam encaminhar os pacotes aos seus destinos. Na arquitetura TCP/IP o endereçamento utilizado pe o protocolo IP conhecido como endereço IP. O datagrama IP que trafega na rede possui endereço de origem e o endereço IP de destino, além dos campos de controle. Cada host (equipamento) nas redes TCP/IP possui um endereço IP único. Cada rede possui um endereço de rede único e cada host dentro da rede também. O endereço IP é composto de 32 bits (4bytes) que na representação decimal fica com quatro números separados por pontos. Uma parte do endereço IP identifica o número da rede (NetID) e a outra parte é usada para identificar o computador ou equipamento (HostID) dentro da rede. Com este total de bits é possível endereçar 2 32 hosts, ou seja, cerca de 4,3 bilhões de endereços. O endereço IP é composto de quatro octetos que são representados então, por quatro números decimais de 8 bits (4 x 8 = 32 bits). Como em oito bits só conseguimos contar de 0 até 255, cada um destes números estarão teoricamente entre 0 e 255 (totalizando 256 números cada um deles = ). Exemplo de endereçamento : Cada um desse quatro números decimais pode ser representado pelo seu equivalente binário de 8 bits utilizando a representação binária. Exemplo: 172 = = = = Na instalação do TCP/IP numa rede, o sistema de configuração solicitará os números dos endereços IP compostos de 4 bytes. Cada computador que utiliza o TCP/IP terá um endereço IP único na rede, o qual deverá ser especificado pelo administrador da rede, carregado e configurado no TCP/IP do sistema operacional da máquina. 69

7 CLASSES DE ENDEREÇAMENTO O endereçamento da rede TCP/IP é feito pela divisão dos endereços de redes em cinco classes distintas. Os números de rede são atribuídos pelo NIC (Network Information Center) para evitar conflitos Rede Estação Rede Estação Rede Estação Endereço de Multicast Utilização Futura Classe A Classe B Classe C Classe D Classe E CLASSE A Neste classe utilizamos 8 bits (1 byte) para endereçar a rede e 24 bits (3 bytes) para endereçar os hosts dentro da rede. O primeiro byte da esquerda representa o número da rede e pode variar de 0 a 127. Os demais bytes formam o endereço do host Os endereços de host não pode ser todo composto de zeros nem de uns, pois o endereço de host todo zerado é utilizado para representar o endereço da rede e o endereço de host todo composto de uns é utilizado para fazer broadcasting de mensagens para todos os hosts dentro da rede. È usado em redes de grandes corporações e Universidades. Possui 126 redes e pode endereçar cerca de 16 milhões de hosts cada uma delas. O primeiro bit e sempre o Zero, e ela possui um octeto para identificar a rede (NetID = /1 a /127) e 24 bits (3 octetos), para identificar os hosts ( /0.0.0 a / ) 70

8 O número de endereços de hosts possíveis é , variando de a , pois não podemos usar o endereço todo zerado (que indica rede), nem todo formado com uns (que é utilizado para fazer broadcasting de mensagens na rede). Número de hosts = a 127. x. x. x rede computador (host) Exemplo: Byte 1 Byte 2 Byte 3 Byte 4 0 Rede Host Formato IP Uma rede com 5 hosts ligados a ela: é o endereço de rede é o endereço que indica o broadcasting de mensagens ENDEREÇAMENTO DE SUB-REDES No endereçamento de classe A podemos endereçar sub-redes dentro da rede principal. Assim uma empresa que tenha um endereço classe A pode subdividir ou segmentar a rede principal em várias redes. Dentro da rede 50, criamos as sub-redes 50.1, 50.2, e Isso é feito utilizando 0 2º byte do endereço IP para especificar a sub-rede e não mais para especificar o host. Ou seja, pegamos 1 byte que era para endereçar os computadores da rede e passamos a utilizá0lo para endereçar sub-redes. 71