ESCOLA SUPERIOR DE TECNOLOGIA E GESTÃO PROJECTO E INSTALAÇÃO DE REDES LOCAIS DE COMPUTADORES O Modelo TCP/IP: Camada Internet Discentes: Ricardo Alexandre Revez Costa, nº5963 Manuel José Terlica Revés, nº5968 João Miguel Faleiro Caixinha, nº5946 Pedro Miguel Palma Rodrigues, nº5956 Beja 4 de Maio de 2009
ÍNDICE ÍNDICE... 2 INTRODUÇÃO... 3 ENDEREÇO IP... 3 PROTOCOLO INTERNET... 5 ROUTING... 6 RESOLUÇÃO DE ENDEREÇOS... 8 CONCLUSÃO... 10 BIBLIOGRAFIA... 12 2
INTRODUÇÃO Este trabalho foi elaborado na disciplina de Introdução às Redes de Computadores, com a finalidade de aprofundar conhecimentos acerca do modelo TCP/IP. Devido à abrangente e extensão do tema, neste trabalho apenas foram aprofundados conhecimentos numa das camadas, que constitui este modelo: A Camada Internet. Contudo, há que alertar que embora este modelo de trabalho pretenda evitar trabalhos superficiais, é importante e indispensável o estudo e conhecimento das restantes camadas, pois o conhecimento destes permite uma análise e compreensão deste trabalho. O TCP/IP é o protocolo de rede mais usado actualmente, teve origem em 1970 no desenvolvimento da ARPANET. Mais tarde foi interligada a outras redes, formando um vasto conjunto, que passou a ser conhecido por internet. TCP/IP é um conjunto de protocolos, o seu nome provém de dois protocolos muito importantes nesta arquitectura, o TCP (Transmisson control protocol) e o IP (Internet protocol). O TCP/IP é formado por quatro camadas, a física, internet, transporte e aplicação. A camada internet é a primeira camada normalizada do modelo. É responsável pelo endereçamento, roteamento e controle de envio e recepção. Estas camadas têm como fim a transmissão, fragmentação, encaminhamento, reconstituição e apresentação da informação através das redes. ENDEREÇO IP 3
O IP é o protocolo que oculta a rede física subjacente, criando uma visão virtual da rede. É um protocolo de entrega de pacotes, mas que podem ser perdidos, ficam de fora ou mesmo uma duplicação. Mas o IP não se responsabiliza por estas situações, a responsabilidade fica para protocolos de camada mais alta. Os endereços IPs são representados por um valor binário, sem sinal de 32 bits, que geralmente são expressos em um formato decimal com pontos. Exemplo: 213.13.146.140 é um endereço de ip válido www.sapo.pt é o mapeamento entre o endereço IP e o nome simbólico Os padrões para os endereços IPs são descritos na RFC 1166- internet numbers. Para ser capaz de identificar um host na internet, cada computador recebe o endereço IP ou endereço internet. Quando o host está ligado a mais de uma rede, é chamado de multi- homed e tem um endereço IP para cada interface de rede. Endereço IP= «número da rede» «número do computador» A parte do número da rede do endereço IP é administrada pelo internic (Internet Network Information Center- centro de informação de rede internet) e é único para toda a internet. Exemplo: Temos um IP 168.4.9.10, em que o 168.4 é o número da rede e o 9.10 é o número de host. Os endereços IP são usados pelo protocolo IP para identificar de maneira única um Host na internet. Um endereço IP identifica uma interface que é capaz de enviar e receber datagramas IP (os pacotes de dados básicos trocados, entre os computadores) são transmitidos por uma rede física ligada ao Host e cada datagrama IP contém um endereço IP de origem e um endereço IP de destino, para enviar um datagrama para um determinado destino IP, o endereço IP do destino deve ser traduzido ou mapeado para um endereço físico. Isto exige transmissão da rede para descobrir o endereço da rede física do destino (podemos utilizar o ARP (adress resolution protocol- protocolo de resolução de endereços, converte endereços IP para endereços Mac físicos). Classes de endereços de ip 4
Classe Faixa de endereços Utilização A 1-126.x.x.x B 128-191.x.x.x C 192-223.x.x.x D 224-239.x.x.x Endereços multicast E 240-247.x.x.x Reservado Nota: O endereço 127.0.0.0 é reservado para teste de loopback (são para interfaces que processam dados localmente e nunca acedam a uma rede física). PROTOCOLO INTERNET Conhecido também como protocolo IP, este protocolo é responsável pelo tratamento da informação para que esta possa ser encaminhada pelas redes. Normalmente a informação enviada tem um tamanho muito grande para poder circular nas redes, o que o protocolo IP faz é dividir a informação em várias partes para que esta possa ser encaminhada por vários caminhos e não obstruir as linhas. Essas várias partes chamam- se datagramas, além dos dados normais são adicionados a cada datagrama um cabeçalho (header) ou rubrica. Este cabeçalho é constituído por vários campos, o primeiro é a versão, este campo especifica a versão do IP a ser utilizado, o IPv4 32bits ou IPv6 128bits, este campo é codificado a 8 bits. O campo Internet Header Length (IHL) especifica o tamanho do cabeçalho, é um número de palavras constituídas por 32bits q constituem o cabeçalho, o valor mínimo é cinco. Service type ou seja tipo de serviço é um capo codificado a 8bits que especifica a urgência da informação contida no datagrama. Total length, tamanho total contem o tamanho do datagrama em conjunto com o cabeçalho em bytes, este valor n pode passar os 65536 bytes. Indentificacion, flag e fragmentes são campos q controlam a fragmentação e união dá mensagem ou i informação. Identificação permite saber a ordem pela qual a mensagem foi fragmentada, ou seja identifica cada datagrama. Se o datagrama passar por um ub e a linha estiver muito obstruída o ub pode voltar a fragmentar o datagrama pra tornar mais fácil a transmissão mas só o pode fazer se o campo flag assim o permitir. 5
Offset fragmentes permite localizar uma parte de informação no datagrama. TTL, time to live, este campo é de índice regressivo, conta o numero de vezes q o datagrama pode passar por ubs, cada vez q passa o campo decrementa quando chegar a zero o datagrama é eliminado, isto pra evitar q a linha fique congestionada. Protocol permite saber de que qual protocolo provem a data contida no datagrama. Cada vez que o datagrama passar num router este pode alterar o cabeçalho original, header cheksun assegura a integridade dos valores do cabeçalho. O cabeçalho ainda contém o endereço de IP de onde provém o datagrama e o endereço do seu destino. Pode ainda conter um campo facultativo opções, só existe quando há opções adicionais tais como segurança ou pode ficar registado os endereços dos routers que o datagrama passou ate chegar ao destino. Todos este campos permitem que os datagramas uma vez criados ou seja uma mensagem fragmentada seja transportada pela rede em varias partes e por caminhos diferentes, que ao chegar ao seu destino possa ser reconstruída numa só novamente pela mesma ordem que foi fragmentada. ROUTING Routing é o caminho que os dados devem percorrer para chegar ao destino. Sempre que é feito um pedido de um cliente a um servidor, a resposta enviada passa por vários locais até chegar ao seu destino, a esses locais chamam- se de roteadores, ou também conhecidos como 6
hop (salto). São estes roteadores que fazem a ligação entre computadores na rede local e na Internet. O roteamento estático é usado nas pequenas redes, pois os dados percorrem sempre o mesmo caminho até ao destino, enquanto o dinâmico surge como necessário em redes maiores como a Internet. Ou seja, através do roteamento dinâmico, os roteadores são livres de escolher a qualquer momento a melhor rota a seguir, para chegar ao destino. A configuração da rota é medida pela distância mais curta (menor número de hop), mas nem sempre a mais curta é a mais rápida. Existem vários protocolos de roteamento, os mais conhecidos são o RIP (Routing Information Protocol, Protocolo de Informação de Roteamento), o OSPF ( Open Shortest Path First, Primeiro o Caminho Mais Curto) e o BGP (Border Gateway Protocol, Protocolo de Gateway de Fronteira). Os roteadores que usam o protocolo RIP enviam as suas tabelas de roteamento para todos os roteadores que têm acesso a cada 30 segundos. Essa tabela contém todas as redes, como alcança- las e a distância entre todos os roteadores conhecidos. Assim que um roteador receba uma nova tabela de um outro, procura a existência do caminho mais curto, isto é, com menos saltos, se existir, ele se reconfigurará para essa nova rota. Mas como o protocolo RIP não faz a verificação do caminho, não é confiável, logo uma rota mais curta poderá não ser a mais rápida. O protocolo OSPF através de envio de mensagens verifica o estado dos roteadores. Este protocolo conhece todos os caminhos possíveis, ao invés do RIP que só conhece o mais curto e como a cada 30 segundos envia as suas tabelas de roteamento aumentando assim o tráfego de rede. O OSPF permite também a divisão dos dados de modo a reduzir o táfego em cada um dos caminhos. O BGP é um protocolo usado em redes grandes, como a Internet, logo é usado pelos roteadores da Internet, ele é classificado como um protocolo externo, enquanto o RIP e o OSPF são classificados como protocolos internos porque são usados em redes sob a mesma administração. O BGP agrupa roteadores e computadores sob uma mesma administração que é chamada de Sistema Autônomo (SA). Exemplo: todos os roteadores e computadores que pertencem ou estão conectados ao mesmo provedor de Internet fazem parte de um mesmo SA. O BGP é chamado IBGP (Interno) se trabalha dentro de um mesmo sistema autónomo ou de EBGP (Externo) se trabalha entre dois sistemas autónomos diferentes. O BGP é muito mais complexo do que o RIP e o OSPF, já que ele usa vários critérios (chamados atributos) para determinar qual é a melhor rota a ser tomada. Ao contrário do RIP, os roteadores baseados no BGP enviam apenas o que há de novo em suas tabelas de roteamento em vez de enviar a tabela inteira de tempos em tempos. 7
RESOLUÇÃO DE ENDEREÇOS ARP ( Address Resolution Protocol), pacote responsável por converter endereços IP em endereços físicos na rede local. Isto é, ao desejar enviar uma mensagem, o host pode não saber o endereço completo do host do destino. Ao verificar- se, podem ocorrer duas situações distintas, ou o host do destino está na mesma rede, ou está numa rede distante. Caso a primeira situação ocorra o host de origem, envia um pacote ARP contendo o número IP de destino da mensagem para todos os computadores da sua rede. Só o computador que se identificar com o número IP desse pacote irá responder à mensagem, enviando de volta o seu endereço MAC. Além de enviar a mensagem, o host de origem recolhe o endereço MAC recebido do host do destino numa tabela temporária, denominada ARP CACHE, que relaciona os números IP aos endereços MAC recebidos da rede local. Computador A Computador B Computador C Computador D Computador E Fig.1 Host na mesma rede. Quando o host do destino está numa rede distante, o host de origem envia um pacote ARP que contém o IP para o Gateway, que então orienta esse pacote por diversas conexões are que chegue à rede local desejada. 8
Router Computador A Computador B Computador C Computador D Fig.2 Host em rede distante. RARP (Reverse Address Resolution Protocol), permite a uma estação descobrir o seu próprio endereço IP. Para isso os dispositivos que usam o RARP, necessitam que haja um servidor RARP presente na rede para responder ás solicitações RARP. O RARP é utilizado em estações que não possuam disco rígido, logo, cada vez que uma estação envia uma mensagem, este necessita descobrir o seu endereço IP, portanto envia uma mensagem ao servidor RARP da sua rede local contendo o seu endereço MAC, e então o servidor retorna à estação o seu endereço IP, possibilitando assim o envio de mensagens. ICMP (Internet Control Message Protocol), permite gerir informações, relativas aos erros das máquinas conectadas: O PC A envia um pacote destinado ao PC B para o Router 1 O Router 1 verifica que ele não é o adequado para entregar esse pacote O Router 1 envia então um pacote ICMP redirect ao PC A a informá- lo que deve usar o Router 2 para esse efeito LAN 1 LAN 2 PC a Router 2 PC b 9
Router 1 Fig.1 Rede com 2 routers. Na Internet, os routers reconhecem facilmente os routers vizinhos e escolhem a melhor rota para cada destino. Sempre que um router fica congestionado, os mesmos passam a evita- lo, escolhendo rotas alternativas. Essa comunicação é feita através de pacotes ICMP redirect, que avisam o emissor que uma rota mais rápida está disponível e que os pacotes seguintes devem ser encaminhados através dela. CONCLUSÃO Com este trabalho chegamos á conclusão que para haver troca de informação entre diferentes plataformas, é necessário que todos os computadores adoptem as mesmas regras para o envio 10
e recepção de informação. Esta regra é denominada por protocolo de comunicação, mais vulgarmente conhecido por TCP/IP. A importância do conjunto de protocolos TCP/IP está totalmente ligada ao sucesso da Internet. Estes protocolos, apesar de suas limitações em termos de roteamento, cada vez mais, estão se tornando a base de aplicações que são disponibilizadas e necessárias à Internet. 11
BIBLIOGRAFIA Magalhães, Alberto; Gouveia, José Redes de Computadores. 4ª Edição. Lisboa: FCA Editor de Informática, Julho 2005 Loureiro, Paulo TCP/IP Redes Microsoft para Profissionais. 5ª Edição. Lisboa: FCA Editor de Informática Boavida, Fernando; Monteiro, Edmundo Engenharia de Redes Informáticas. 4ª Edição. FCA Editor de Informática A Internet para novos internautas, 30/4/2009, http://www.estudar.org/pessoa/internet/03search/index.html Torres,Gabriel; Lima,Cássio - Como o Protocolo TCP/IP Funciona, 30/4/2009, http://www.clubedohardware.com.br/artigos/1351/1 Introdução às Redes de Computadores/Pilha de Protocolos da Internet, 30/4/2009,http://pt.wikiversity.org/wiki/Introdução_às_Redes_de_Computadores/Pil ha_de_protocolos_da_internet#protocolos_e_camadas 4/5/2009,http://www.pop- rs.rnp.br/ovni/tcpip/t_ip.htm Rauber, Fábio Kaiser - TCP/IP, 4/5/2009,http://www.baboo.com.br/absolutenm/templates/content.asp?articleid=45 22&zoneid=24&resumo= 12