Internet e TCP/IP Módulo G A Internet : o que é? O número de redes cujo tráfego passa pelos principais backbones Definição Geral: Uma vasta meta-rede (uma rede de redes) global de informações abertas composta de computadores Definição Estrita (Internet IP): um conjunto de pelo menos 45.000 das 60.000+ inter-redes registradas, capazes de rotear pacotes IP entre si Definição Ampla: a Internet IP somada a todas as redes conectadas capazes de rotear tráfego a um dispositivo ou processo destinatário O meio pelo qual todos os computadores do mundo podem se comunicar uns com os outros Incluindo gateways de aplicação (ex.: e-mail), redes store and forward (BITNET), e redes usando protocolos não IP
2 Uma Internet Organizacional Toda máquina conectada transparentemente a cada outra máquina Mundo Exterior Uma cadeia alimentar de dados Gerenciamento de Redes (SNMP) Telecom Pipes (linhas privadas, dialup, X.25, ISDN, Ethernet, FDDI, ATM, HIPPI) Internet O que as Pessoas e Organizações Fazem Ferramentas (FTP, Telnet, SMTP, WWW,...) Internet Glue (TCP,UDP/IP)
3 O Modelo da Internet Protocolos básicos IP e TCP / UDP Hosts, Redes, Gateways, Aplicações Acesso Discado Enlaces de telecom Hospedeiros (Hosts) Modems e Linhas telefônicas para acesso discado Redes (Networks) Gateways Tecnologia Internet Fundamento: Rede de Redes - interligação por gateways (roteadores) Tipos de Computadores: grandes e pequenos (são tratados igualmente) Velocidade da Internet: rápidos e lentos (adaptável a qualquer velocidade) Importante: diferentes tecnologias de hardware interoperando Heterogêneo: múltiplos Sistemas Operacionais / plataformas de hardware Qualquer hardware: mascarando os detalhes do hardware Conseqüência: implementação em praticamente todas as plataformas: DOS Windows OS/2 Machintosh VMS (Digital) VM (IBM) Unix - influenciou fortemente o TCP/IP e vice-versa
4 A Solução TCP/IP de Arquitetura Aberta O TCP/IP foi desenvolvido, em grande parte, dentro de universidades. Características: todos os protocolos estão documentados em Request for Comments (RFC) - livremente disponíveis os protocolos são públicos e qualquer um pode implementar protocolos foram concebidos para ter independência quanto a fabricantes/plataformas são amplamente discutidos em Forums de Debates na própria Internet, por instituições de pesquisa e comerciais a arquitetura é estruturada em níveis e deu origem ao modelo OSI, sendo que este último é bem mais rígido O que é TCP/IP? Fundamental: conjunto de protocolos para transporte de mensagens e interconexão de redes Protocolos mais conhecidos (pelo próprio nome): TCP - Transmision Control Protocol IP - Internet Protocol
5 Conjunto de Protocolos Aplicação Telnet FTP HTTP... DNS TFPT NFS... Serviço Pt.-Pt. (Transporte) TCP UDP Internet IP: Internet Protocol Network Arpanet X.25 LAN Decnet Satnet Radio Tecnologias de Suporte Questão: Em que tipos de rede posso usar TCP/IP? Resposta: O TCP/IP independe da tecnologia de rede utilizada. LANs (Local Area Networks) Ethernet Token Ring FDDI ATM WANs (Wide Area Networks) Links Seriais (SLIP, PPP) X.25 T, T2, T3, etc. ATM - ISDN DQDB IP é encapsulado pelo quadro da rede de suporte IP Tunneling
6 Endereçamento na Internet Cada máquina é identificada como um HOST identificação segurança contabilidade (parte comercial da Internet) Vários níveis de endereçamento Endereço físico (dependente do HARDWARE) Endereços Internet (número IP) Nomes textuais de HOSTS Formato: 52.92.06.42 (numérico separado por ponto) zeus.ime.uerj.br (textual) Comunicação Aplicação Aplicação Serviço Pt.-Pt. Serviço Pt.-Pt. Internet Internet Internet Internet Network Network Network Network Network Host Bridge Gateways (Routers) Host
Endereçamento na Internet Classe A 2 3 0 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 6 7 8 9 0 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 net id host id 000 até 27 Classe B 0 net id host id 28.000 até 9.255 Classe C net id host id 92.000.000 até 223.255.255 Classe D 0 multicast address 224.000.000.000 até 239.255.255.255 Classe E 0 reservado para uso futuro Subredes: usando máscaras permite alterar o número de bits para hosts/redes só é válido dentro da rede interna para o resto da Internet ainda vale o esquema original permite várias subredes com domínios de broadcast diferentes ao invés de uma grande rede uso mais flexível da faixa de endereços roteamento e endereçamento interno faz um AND com a máscara Exemplo rede: 52.92.0.0 classe B máscara original 255.255.0.0 máscara de subrede: 255.255.255.92 últimos 6 bits para endereço de HOST 0 bits para endereço de subrede redes com até 62 hosts total de 022 subredes 7
8 Endereço de Serviços no HOST um host pode hospedar vários serviços cada serviço é endereçado por uma identificação única no host porta (ou socket) existem serviços com portas bem conhecidas (convenção) - Well Known Ports WWW:80, telnet:23, ftp:2 rede: 52.92.0.0 telnet (23) WWW (80) ftp (2) telnet 52.92..0 IP: 52.92..0 subrede: 52.92..0 TCP/IP é baseado em Datagrama (IP) IP - Internet Protocol. pacote auto-suficiente (pouco overhead de protocolo) 2. sempre carrega endereço do destinatário e do remetente (endereço IP) 3. informação de controle suficiente para chegar ao destino 4. informação de controle para identificar o tipo de serviço associado a mensagem (UDP ou TCP) 5. informação de controle para identificar a porta de serviço (sockets) 6. informação útil pode ter tamanho variável Datagrama: termo genérico para uma mensagem auto-suficiente auto-suficiente: endereçamento e roteamento entrega da mensagem não é garantida
9 Roteamento IP Regra nº - Todo HOST na Internet é potencialmente um roteador (gateway) Regar nº2 - Roteamento é baseado na informação de controle de cada IP e na informação local do HOST Regra nº3 - A decisão de roteamento é tomada por IP e para cada IP Fonte Destino Revisão Roteadores / Gateway para IP Roteando Datagramas IP unidade básica - datagrama IP atravessando gateways Aplicação Transporte Gateway Aplicação Transporte Destino Gateway Destino Gateway Destino Gateway 28.66..0 28.66.2.3 28.66..0 28.66..5 28.66..0 28.66..2 28.66.2.0 28.66.2.2 28.66.2.0 28.66.2.3 default 28.66..5 default 28.66.2. default 28.66.2. My IP My IP My IP 28.66.2.2 28.66.2.3 28.66..5 28.66..2 decisão sobre a rota a ser seguida ou entrega diretamente ao destinatário ou envia adiante para outro roteador Net: 28.66.2.0 Net: 28.66..0 Roteamento - um exemplo 2.2.3 Ethernet.2. 3. 52.92..0 52.92.3.0 3. 2. 52.92.2.0.65 52.92..64 Rede: 52.92.0.0 máscara: 255.255.255.92 sub-redes: 64 números - 2.29 52.92..28 52.92.200.0 ArcNet Token Ring 52.92.4.0 20. 20.2 20.3 20.4 52.92.20.0
0 Algoritmo de Roteamento extrai o endereço IP do destinatário de dentro do datagrama entrai o endereço de rede de dentro do endereço IP se (rede destino = minha rede - da qual eu faço parte ) envia direto para o destino usando a rede física senão se (destino coincide com uma rota específica de host na tabela) envia para o gateway especificado nesta entrada da tabela senão se (destino coincide com uma rede na tabela) envia para o gateway especificado nesta entrada da tabela senão se (existe uma rota default na tabela) envia para o gateway especificado na entrada default da tabela senão envia mensagem de No route to host ao destino Protocolos de Roteamento Preenchendo a tabela de rotas roteamento estático roteamento dinâmico Algoritmos de Roteamento Vector-Distance broadcast da tabela custo em termos de hops alcançabilidade não escala bem Link-State (Shortest Path First) informação completa da topologia da rede troca de informação de estado dos links
RIP - Routing Information Protocol o mais popular redes médias Vector-Distance Hosts podem ser: passivos ativos Routing tables Destination Gateway Flags Refcnt Use Interface default 52.92.. UG 2 572 en0 27 27.0.0. U 7 lo0 27.0.0. 27.0.0. UH 5 4324 lo0 52.92. 52.92..0 U 9359 en0 52.92..32 52.92..30 UG 0 50 en0 52.92..65 52.92..65 UH 3 sl0 52.92..224 52.92..3 UG 0 24 en0 52.92.2 52.92.2.62 UG 0 0 sl 52.92.2.32 52.92.2.62 UG 0 4906 sl 52.92.2.62 52.92.2.62 UH 220 sl 52.92.3 52.92..30 UG 0 89 en0 52.92.3.9 52.92..30 UGHD 79 en0 52.92.3.7 52.92..30 UGHD 73 en0 52.92.3.34 52.92..30 UGHD 0 8702 en0 52.92.4 52.92.4. U 2 3846 tr0 52.92.4.32 52.92..30 UG 0 340 en0 52.92.4.64 52.92..30 UG 0 07 en0 52.92.5 52.92..8 UG 0 0 en0 Regras de Operação: rotas permanecem até surgirem rotas melhores se nenhum informação sobre a rota é escutada em 80s,a rota é retirada da tabela 6 na métrica de hop-count significa rota inacessível Problemas: convergência lenta infinito pequeno Poison Reverse Address Resolution Protocol (ARP) mapear endereços físicos em endereços IP mapeamento estático: pouco conveniente as redes físicas mudam constantemente mapeamento dinâmico: ARP utiliza cache # arp -a uerj-gw.uerj.br (52.92..) at 0:0:c::b:96 ethernet vmesa.uerj.br (52.92..3) at 2:60:8c:8a:be:fb ethernet? (52.92..5) at 0:40:5:28:8f:82 ethernet? (52.92..8) at 0:0:b4:23:2f:d9 ethernet dispo2.dinfo.uerj.br (52.92..24) at 0:40:5:28:ae:3a ethernet eng-b.uerj.br (52.92..25) at 0:0:e8:2:73:b0 ethernet fis-b.uerj.br (52.92..26) at 0:0:e8:2:a8:30 ethernet geo-b-.uerj.br (52.92..27) at (incomplete) ditel.dinfo.uerj.br (52.92..29) at 0:40:5:28:ae:2d ethernet bl-d-gw.uerj.br (52.92..30) at 0:0:b4:23:50:ee ethernet? (52.92.4.3) at 0:0:5a:a8:ff:cc token ring? (52.92.4.6) at 0:0:5a:c9:5:5e token ring
Situação: Host A quer enviar um datagrama para Host D ARP: Funcionamento endereço IP: XYZ Host A Host B Host C Host D Funcionamento: 2 3 2 3 Host A faz um broadcast Ethernet pedindo endereço IP: o dono do endereço IP XYZ poderia me dizer seu endereço físico? Host D, o dono do IP XYZ, eventualmente, ouve o pedido e envia um datagrama com a resposta (endereço IP + endereço físico) O host que fez o pedido, Host A, recebe a resposta extrai o endereço físico e coloca na mensagem a ser enviada só então envia a mensagem inicial Transporte Transporte: oferece um serviço de entrega de um processo origem a um processo de destino. Finalidade: transporte fim-a-fim para as aplicações de forma independente da internet de suporte interface para o uso da rede por aplicações que precisam se comunicar com aplicações remotas. Só necessitam saber o endereço da máquina e o tipo de serviço destinatário. (IP + socket) Multiplexação/Demultiplexação Características: existe uma camada de Transporte que abstrai a aplicação das camadas inferiores. O Transporte é feito ponto-a-ponto existem várias Classes de Serviços para atender requisitos diferentes das aplicações (confiabilidade, correção de erros, etc.). 2
3 TCP - Transmission Control Protocol Características serviço de entrega confiável garante ordenação estilo Circuito Virtual multiplexação detecção e correção de erros interface de programação por sockets Circuito Virtual 3 fases estabelecimento do circuito troca de mensagens encerramento do circuito número do CV UDP - User Datagram Protocol Características serviço de entrega não confiável não garante ordenação só acrescenta multiplexação e detecção de erro ao IP interface de programação por sockets Questão: quando usar UDP e quando usar TCP? TCP: FTP, TELNET UDP: NFS, aplicações CLIENT/SERVER em LANs Datagrama serviço não garantido não possui as 3 fases do CV mais simples
4 Internet Control Message Protocol Mensagens de Controle em uma rede local, física, os sinais de hardware controlam o comportamento dos HOSTS sinais de controle de hardware não atravessam as diversas redes em uma internet mensagens de controle são definidas para o TCP/IP, com diversas finalidades e são encapsuladas em IP as mensagens de controle também podem provocar ou se prejudicar por erros conduzindo a avalanches Mensagens ICMP definidas echo request echo replay destination unreachable source quench network redirect time exceeded parameter problem timestamp request timestamp reply address mask request address mask reply PING Todo host deve ser capaz de responder ao um ping (pong?) informações úteis para administração algumas implementações tem o problema do big ping usa ICMP echo jangada% ping merit.edu PING merit.edu (35...42): 56 data bytes 64 bytes from 35...42: icmp_seq=0 ttl=24 time=865 ms 64 bytes from 35...42: icmp_seq= ttl=24 time=2420 ms 64 bytes from 35...42: icmp_seq=2 ttl=24 time=432 ms 64 bytes from 35...42: icmp_seq=3 ttl=24 time=400 ms 64 bytes from 35...42: icmp_seq=4 ttl=24 time=802 ms 64 bytes from 35...42: icmp_seq=5 ttl=24 time=80 ms 64 bytes from 35...42: icmp_seq=6 ttl=24 time=788 ms ^C --- merit.edu ping statistics --- 7 packets transmitted, 7 packets received, 0% packet loss round-trip min/avg/max = 788/269/2420 ms jangada%
5 TRACEROUTE também usa o ICMP echo usa ICMP error inicia o TTL com e a cada hop incrementa jangada% traceroute merit.edu traceroute to merit.edu (35...42), 30 hops max, 40 byte packets uerj-gw (52.92..254) 3 ms 3 ms 3 ms 2 cisco-lncc.rederio.br (92.80.207.4) 22 ms 22 ms 22 ms 3 92.80.207.30 (92.80.207.30) 25 ms 25 ms 34 ms 4 sdsc-brnet.cerf.net (34.24.2.00) 69 ms 687 ms 68 ms 5 mobydick-cerf.cerf.net (34.24.99.3) 680 ms 95 ms 00 ms 6 nynap-sdsc-atm-ds3.cerf.net (34.24.7.200) 744 ms 744 ms 744 ms 7 sprintnap.mci.net (92.57.69.) 745 ms 754 ms 753 ms 8 border2-hssi-0.newyork.mci.net (204.70.45.5) 757 ms 749 ms 35 ms 9 core-fddi-.newyork.mci.net (204.70.3.7) 06 ms 758 ms 760 ms 0 core-hssi-3.boston.mci.net (204.70..2) 762 ms 767 ms 762 ms core-hssi-4.chicago.mci.net (204.70..46) 364 ms 78 ms 794 ms 2 border2-fddi-0.chicago.mci.net (204.70.3.82) 780 ms 780 ms 308 ms 3 merit-michnet-ds3.chicago.mci.net (204.70.24.6) 787 ms 790 ms 789 ms 4 fdd0.michnet.mich.net (92.203.95.4) 787 ms 792 ms 86 ms 5 merit.edu (35...42) 785 ms 786 ms 786 ms jangada% Serviços: Espaço de Informação Global Coleta pessoal de artigos browsing pessoal Permite achar pessoas interação em grupo Permite achar informação Buscas automáticas Controle de dispositivos Serviços Básicos Transferência de arquivos Uso de Comp.Remotos Correio Eletrônico Universal Fax Listas Eletrônicas e Bulletin Board Services Listas Automatizadas Distribuição de News Entrega Interativa de Informações Gopher World Wide Web WAIS Serviços de Diretório WHOIS Netfind CSO X.500 Whois +++ Prospero Serviços Interativos Multiusuário Collage, Talk, IRC, MUD, MOO, MUSH, MUCK, ICQ Serviços de Indexação Archie Veronica Web Worm online library catalog Agentes Ativos Knowbots Gerenciamento de Redes SNMP SNMP2
Emergindo: Mercantilismo, Multimídia & Ubiquidade Permite troca de registros comerciais e de negócios Permite transações proprietárias e particulares Permite multimídia, colaboração, diversão e difusão Permite acesso universal Serviços Comerciais de Dados Eletrônicos Bellcore Mercantilism Project Iniciativa de EDI Educacional MCC EINet initiative Introdução de Tecnologia de Criptografia Verificação de assinatura Digicash Proteção de Copyright Aumento de privacidade Serviços de Vídeo e Multimídia MIME CU-See Me Mbone, Multicasting Conectividade Ubíqua & Uso Amigável Móvel Dialup CORBA / Jini /.NET CATV VSAT Telnet - Terminal Virtual VM TCP/IP Telnet V2R2 Connecting to HYDRA.GSC.ELE.PUC-RIO.BR 39.82.6.4, port TELNET (23) Using Line Mode... Notes on using Telnet when in Line Mode: - To hide Password, Hit PF3 or PF5 - To enter Telnet Command, Hit PF4-2, or PF6-24 SunOS UNIX (Hydra) login: alexszt Password: Last login: Mon Sep 9 9:27:06 from master.uerj.br SunOS Release 4.. (GEN_SLIP_GB) #: Wed Aug 7 8:07:02 EST 994 You have mail. DEE-PUC/RJ Hydra% ps PID TT STAT TIME COMMAND 822 p3 S 0:00 -csh (csh) 826 p3 R 0:00 ps Hydra% 6
7 FTP - File Transfer Protocol Hydra% ftp master.uerj.br Connected to master.uerj.br. 220 master.uerj.br FTP server (Version 4.7 Tue Mar 09 7:39:34 CST 993) ready. Name (master.uerj.br:alexszt): anonymous 33 Guest login ok, send ident as password. Password: 230 Guest login ok, access restrictions apply. ftp> dir 200 PORT command successful. 50 Opening data connection for /bin/ls. total 40 dr-xr-xr-x 2 0 0 52 Apr 27 :38 bin dr-xr-xr-x 2 0 0 52 Apr 27 :38 etc dr-xr-xr-x 2 0 0 52 Apr 27 :38 lib drwxr-xr-x 3 0 0 52 Sep 6 8:05 pub dr-xr-xr-x 3 0 0 52 Apr 27 :38 usr 226 Transfer complete. 305 bytes received in.9 seconds (0.6 Kbytes/s) ftp> cd pub 250 CWD command successful. ftp> dir 200 PORT command successful. 50 Opening data connection for /bin/ls. total 8 drwxr-xr-x 3 0 0 52 Sep 6 8:05 network 226 Transfer complete. 72 bytes received in 0.026 seconds (2.7 Kbytes/s) ftp> quit 22 Goodbye. SMTP - Simple Mail Transfer Protocol Message Edit Options Window Help Sending Mail Lines 2 to 7 of 8 More: - + From: Alexandre Sztajnberg <ALEXSZT@IME.UERJ.BR> Organization: Universidade do Estado do Rio de Janeiro Subject: Teste de EMail To: Alex Teste <alexszt@ime.uerj.br> ======================================================================== Esta area e reservada para o texto. cabeçalho Note-se que a tela de apresentacao pode variar de acordo com o sistema operacional e o anbiente. Ambientes graficos tem uma interface mais bonita, porem o protoclo e' o mesmo SMTP. Ate. F =Help F2 =Add Line F3 =Quit F4 =Add Page F5 =Send F6 =Switch F7 =Backward F8 =Forward F9 =Del Line F0=MenuBar F=SpltJoin F2=Cancel ====> área de mensagem
8 Archie - Gopher - Wide World Web Acesso à Internet Acesso via ponto de presença local (point of presence - POPs) chamadas locais banda larga já disponível nas casas Provedores de Serviços Internet (ISPs) POPs se conectam a um nível superior da hierarquia através de um ponto de interconexão Linha telefônica é a mais comum para indivíduos Acesso por Banda Larga (Cabo e ADSL) estão chegando rapidamente e competindo pelo mercado
9 Arquitetura da Internet MindQ: Internet Business edition Acesso à Internet http://news.bbc.co.uk/hi/english/sci/tech/newsid_284000/284208.stm
20 Estrutura / Terminologia da Internet Rede de interconexão internacional / provedores internacionais de backbone Provedores Nacionais de Backbone - PNBs (Network Service Providers - NSPs) linhas de alta velocidade ou série de conexões que foram os grandes estradas da Internet ex.: Embratel, RNP, IBM interconexão (peering) privada bilateral, or em Pontos de Troca de Tráfego (PTTs) Provedores regionais são conectadas a um ou mais PNBs Provedores de Acesso Internet (Internet Service Providers - ISPs) provedores locais, empresa clientes dos provedores regionais PTT Prov. regional Prov. local PNB C PNB B PNB A Prov. local Prov. regional PTT