Redes de Dados e Comunicações Prof.: Fernando Ascani
Endereçamento IP
Endereço IP Basicamente as máquinas quando estão ligadas em rede possuem um endereço IP configurado (seja ele IPv4 (normalmente) ou IPv6), de forma a poderem ser alcançadas por outras máquinas. Relativamente a endereços IP existem os endereços públicos e os endereços privados. A maioria dos endereços IP são públicos, permitindo assim que as nossas redes (ou pelo menos o nosso router que faz fronteira entre a nossa rede e a Internet) estejam acessíveis publicamente através da Internet, a partir de qualquer lado. Quanto a endereços privados, estes não nos permitem acesso direto à Internet, no entanto esse acesso é possível mas é necessário recorrer a mecanismos de NAT (Network Address Translation) que traduzem o nosso endereço privado num endereço público. Endereços privados Públicos (exemplo) Endereços de 10.0.0.0 a 10.255.255.255 89.142.32.200 de 172.16.0.0 a 172.31.255.255 164.189.0.100 de 192.168.0.0 a 192.168.255.255 200.185.0.42
Gateway Padrão Gateway, ou porta de ligação, é uma máquina intermediária geralmente destinada a interligar redes, separar domínios de colisão, ou mesmo traduzir protocolos. Exemplos de gateway podem ser os routers (ou roteadores) e firewalls, já que ambos servem de intermediários entre o utilizador e a rede. Um proxy também pode ser interpretado como um gateway (embora em outro nível, aquele da camada em que opera), já que serve de intermediário também.
Máscara de sub-rede Uma máscara de subrede também conhecida como subnet mask ou netmask é um número de 32 bits usada para separar em um IP a parte correspondente à rede pública, à subrede e aos hosts. Uma subrede é uma divisão de uma rede de computadores - é a faixa de endereços lógicos reservada para uma organização. A divisão de uma rede grande em menores resulta num tráfego de rede reduzido, administração simplificada e melhor performance de rede. No IPv4 uma subrede é identificada por seu endereço base e sua máscara de subrede.
Máscara de sub-rede Classes IPv4 O esquema de endereçamento de rede mais comum é chamado IPv4. Os endereços IPv4 consistem de endereços de 32 bits divididos em 4 octetos e uma máscara de subrede do mesmo tamanho. Há três tipos de redes "classful": Classe Bits iniciais Início Fim Máscara de Subrede padrão Notação CIDR A 0 1.0.0.1 127.255.255.253 255.0.0.0 /8 B 10 128.0.0.1 191.255.255.254 255.255.0.0 /16 C 110 192.0.0.1 223.255.255.254 255.255.255.0 /24
Servidor DNS DNS é um sigla inglesa que significa "Domain Name System", que pode ser traduzido para "Sistema de Nome de Domínio". Cada servidor possui um endereço de IP, que é uma sequência de cerca de 10 12 números. Um servidor DNS é um computador com uma base de dados que traduz domínios de nomes para endereços IP na Internet. A Internet não conhece nomes como, por exemplo, seudominio.com, então os servidores de nomes contém informações que fazem a tradução de caracteres alfanuméricos para endereços IP, como 205.234.145.204. É desta forma que seu website pode ser acessado por usuários da Internet. Ainda que você não possua um site e só queira registrar um domínio, é necessário que tenha, no mínimo, 2 servidores DNS respondendo pelo seu domínio, por exigência dos órgãos de registro.
Protocolo TCP/IP TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) Protocolo de Controle de Transmissões e Protocolo da Internet. Tratase de um conjunto de protocolos que permite que os dados sejam transmitidos corretamente de uma máquina para outra na Internet. Os computadores na Internet comunicam-se entre si enviando e recebendo pacotes de informações. Estes pacotes contém dados e informações especiais de controle e endereçamento necessárias para levar os pacotes aos seus destinos e remontá-los em dados úteis. Tudo isso é realizado pelo TCP/IP. 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.
Protocolos de rede PROTOCOLO é o conjunto de regras sobre o modo como se dará a comunicação entre as partes envolvidas. Protocolo é uma linguagem usada para transmitir dados pela rede. Para que dois computadores passam se comunicar, eles devem usar o mesmo protocolo (ou seja, a mesma linguagem). Quando se envia um e-mail, o programa de e-mail (chamado cliente de e-mail) envia os dados (seu e-mail) para a pilha de protocolos, que executa uma série de tarefas que os envia para o meio de transmissão da rede (normalmente cabo ou o ar, no caso de redes sem fio). No computador do outro lado (o servidor de e-mail) os dados (e-mail) são processados e enviados para o programa servidor de e-mail.
Modelos de referência Dentro de um cenário de grande variedade de sistemas operacionais, CPUs, interfaces de rede, tecnologias e muitas outras variáveis, e ainda, a necessidade de interconexão entre os diversos sistemas computacionais, em 1977, a International Organization for Standardization ISO, criou um sub-comitê para o desenvolvimento de padrões de comunicação para promover a interoperabilidade entre as diversas plataformas. Foi então desenvolvido o modelo de referência OSI - Open Systems Interconnection.
Modelo de referência OSI No exemplo demonstrado (envio de e-mails) o programa de e- mail envia os dados para uma pilha de protocolos que executa uma série de tarefas. O papel do modelo OSI é padronizar a ordem em que essa pilha de protocolos executa as tarefas. É interessante notar que o TCP/IP (provavelmente o protocolo de rede mais usado atualmente) e outros protocolos famosos como o IPX/SPX (usado pelo Novell Netware) e o NetBEUI (usado pelos produtos da Microsoft) não seguem esse modelo ao pé da letra, correspondendo apenas a partes do modelo OSI. Todavia, o estudo deste modelo é extremamente didático, pois através dele há como entender como deveria ser um protocolo ideal, bem como facilita enormemente a comparação do funcionamento de protocolos criados por diferentes empresas.
Modelo de referência OSI O comitê ISO assumiu o método dividir para conquistar, dividindo o processo complexo de comunicação em pequenas sub-tarefas (camadas), de maneira que os problemas passem a ser mais fáceis de tratar e as subtarefas melhor otimizadas. O modelo ISO/OSI é constituído por sete camadas. A idéia básica do modelo de referência OSI é: cada camada é responsável por algum tipo de processamento e cada camada apenas se comunica com a camada imediatamente inferior ou superior. Por exemplo, a camada 6 só poderá se comunicar com as camadas 7 e 5, e nunca diretamente com a camada 1.
Modelo de referência OSI Quando seu computador está transmitindo dados para a rede, uma dada camada recebe dados da camada superior, acrescenta informações de controle pelas quais ela seja responsável e passa os dados para a camada imediatamente inferior. Quando seu computador está recebendo dados, ocorre o processo inverso: uma dada camada recebe dados da camada inferior, processa os dados recebidos removendo informações de controle pelas quais ela seja responsável e passa os dados para a camada imediatamente superior.
Modelo de referência OSI Camada 1 Física Esta camada transforma os quadros enviados pela camada de Enlace em sinais compatíveis com o meio onde os dados deverão ser transmitidos. Se o meio for elétrico, essa camada converte os 0s e 1s dos quadros em sinais elétricos a serem transmitidos pelo cabo; se o meio for óptico (uma fibra óptica), essa camada converte os 0s e 1s dos quadros em sinais luminosos; se uma rede sem fio for usada, então os 0s e 1s são convertidos em sinais eletromagnéticos; e assim por diante. No caso da recepção de um quadro, a camada física converte os sinais do cabo em 0s e 1s e envia essas informações para a camada de Enlace, que montará o quadro e verificará se ele foi recebido corretamente.
Modelo de referência OSI Camada 2 Enlace Essa camada (também conhecida como Link de dados ou Ligação de dados) transforma os pacotes de dados recebidos da camada de rede 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 e dados de controle e uma soma de verificação, também conhecida como CRC. O quadro criado por esta camada é enviado para a camada Física, para serem enviados através do cabo de rede (ou sem fio, ou óptico).
Modelo de referência OSI Camada 2 Enlace Quando o receptor recebe um quadro, a sua camada de Link de Dados confere se o dado chegou íntegro, refazendo a soma de verificação (CRC). Se os dados estiverem o.k., ele envia uma confirmação de recebimento (chamada acknowledge ou simplesmente ack). Caso essa confirmação não seja recebida, a camada Link de Dados do transmissor reenvia o quadro, já que ele não chegou até o receptor ou então chegou com os dados corrompidos. Na Rede Ethernet cada placa de rede possui um endereço físico (MAC address), que deve ser único na rede.
Modelo de referência OSI Camada 3 Camada de rede A camada de Rede é responsável pelo endereçamento dos pacotes de rede, também conhecidos por datagrama, associando endereços lógicos (IP) em endereços físicos (MAC), de forma que os pacotes de rede consigam chegar corretamente ao destino. Essa camada também determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino, baseada em fatores como condições de tráfego da rede e prioridades. As rotas podem ser determinadas por tabelas estáticas, no inicio de cada conversação ou altamente dinâmicas.
Modelo de referência OSI Camada 3 Camada de rede É usada quando a rede possui mais de um segmento e, com isso, há mais de um caminho para um pacote de dados percorrer da origem ao destino. Funções da Camada: - Movimenta pacotes a partir de sua fonte original até seu destino através de um ou mais enlaces. - Define como dispositivos de rede descobrem uns aos outros e como os pacotes são roteados até seu destino final.
Modelo de referência OSI Camada 4 Transporte Nas redes de computadores os dados são divididos em vários pacotes. Quando é transferindo um arquivo grande, este arquivo é dividido em vários pequenos pacotes. No computador receptor, esses pacotes são organizados para formar o arquivo originalmente transmitido. A camada de Transporte é responsável por pegar os dados enviados pela camada de Sessão 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 Sessão.
Modelo de referência OSI Camada 4 Transporte A camada de transporte é responsável pelo controle de fluxo (colocar os pacotes recebidos em ordem, caso eles tenham chegado fora de ordem) e correção de erros, tipicamente enviando para o transmissor uma informação de reconhecimento (acknowledge), informando que o pacote foi recebido com sucesso. As camadas de Rede estão preocupadas como a maneira com que os dados serão transmitidos e recebidos pela rede, mais especificamente como os pacotes são transmitidos pela rede, enquanto que as camadas de Aplicação estão preocupadas com os dados contidos nos pacotes, ou seja, estão preocupadas com os dados propriamente ditos. A camada 4, Transporte, faz a ligação entre esses dois grupos.
Modelo de referência OSI Camada 5 Sessão Esta camada permite que dois programas em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação. Nesta sessão, esses dois programas definem como será feita a transmissão dos dados e coloca marcações nos dados que estão sendo transmitidos. Se porventura a rede falhar, os dois computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida em vez de retransmitir todos os dados novamente. Por exemplo, você está baixando e-mails de um servidor de e- mails e a rede falha. Quando a rede voltar a estar operacional, a sua tarefa continuará do ponto em que parou, não sendo necessário reiniciá-la. Note que nem todos os protocolos implementam esta função.