Departamento de Ciência da Computação - UFF Disciplina: Arquitetura TCP/IP - Internet Protocolo IP Protocolo ICMP Profa. Débora Christina Muchaluat Saade debora@midiacom.uff.br
Arquitetura TCP/IP Internet 2
Conceito de Inter-rede H H H Rede 1 Inter-rede G G Rede 2 H G Rede 3 H Rede 4 G G Rede 5 H H H 9
Arquitetura Internet Arquitetura Internet Transporte Inter-rede 10
Arquitetura Internet Arquitetura OSI Apresentação Arquitetura Internet Sessão Transporte Rede Enlace Físico Transporte Inter-rede 11
Arquitetura Internet Arquitetura OSI Apresentação Arquitetura Internet Sessão Transporte Rede Enlace Físico Transporte Inter-rede 12
Arquitetura Internet Arquitetura OSI Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Físico Interface de Serviço de Nível 2 Arquitetura Internet Transporte Inter-rede 13
Arquitetura TCP/IP (TCP/IP Internet Protocol Suite) Endereços de alto nível Endereços de baixo nível Transporte Inter-rede Mensagens da aplicação Pacotes da inter-rede (datagramas) 14
Host A Nós intermediários na Arquitetura TCP/IP Mensagem idêntica Host B Transporte Pacote idêntico Transporte Roteador Inter-rede Datagrama idêntico Inter-rede Datagrama idêntico Inter-rede Quadro idêntico Quadro idêntico Rede Física 1 Rede Física 2 15
Camada Transporte Inter-rede Int. de adaptação Infraestrutura específica de transmissão Recebe pacotes da camada interrede Utiliza padrões e tecnologias existentes atualmente Interfaces para LANs, MANs e WANs Interfaces para enlaces ponto a ponto: LPs, LDs, 16
Camada Inter-rede Transporte Inter-rede Int. de adaptação Permite a comunicação entre dois hosts quaisquer conectados à interrede IP (Internet Protocol) Serviço mais simples possível: entrega não confiável de datagramas Define formato do identificador único de cada host na inter-rede Endereço IP (ex: 200.16.181.5) Encapsula as mensagens da camada de transporte em datagramas IP 17
Camada Inter-rede Transporte Inter-rede Int. de adaptação Implementa algoritmos e políticas de roteamento entre redes Implementa mecanismo para divulgação de informações de controle e erro ICMP (Internet Control Message Protocol) Qualquer tecnologia de intra-rede é tratada de maneira idêntica pelos protocolos da camada inter-rede 18
Interface de Adaptação Transporte Inter-rede Int. de adaptação Permite o uso da camada intrarede pela camada inter-rede. Exs: Conversão entre endereços lógicos IP e endereços físicos de interface de rede Mapeamento entre o serviço de entrega provido pela rede física e o serviço de entrega não confiável de datagramas provido pelo IP 19
Camada de Transporte Transporte Inter-rede Int. de adaptação Comunicação entre duas aplicações (processos) em hosts ligados à interrede Comunicação Fim-a-Fim Multiplexação/Demultiplexação por meio de portas UDP (User Datagram Protocol) TCP (Transmission Control Protocol) Controle de Fluxo Controle de Erro Sequenciação 20
Camada de Transporte Inter-rede Int. de adaptação Conjunto de aplicações distribuídas utilizadas pelos usuários da inter-rede específicos por aplicação FTP (File Transfer Protocol) SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) HTTP (Hypertext Transfer Protocol) Esquema de endereçamento opcional baseado em nomes (ex: www.acme.com.br) DNS (Domain Name System) Interfaces para programação de aplicações TCP/IP 21
Relacionamentos entre Aplicações User Process User Process User Process Transporte TCP UDP Inter-rede ICMP IP Interface de Adaptação ARP ATMARP Interface de rede Interface de rede Interface de rede 22
IP - Internet Protocol 23
Protocolo IP (Internet Protocol) Serviço mais simples possível Datagrama não confiável Confiabilidade fornecida pelas camadas superiores Melhor esforço (besteffort) Sem conexão Transporte Inter-rede 24
Protocolo IP (Internet Protocol) Definição de uma rede virtual Endereçamento independente da infraestrutura ou do endereçamento de cada intra-rede Formato de pacote específico para a inter-rede Função interna de roteamento (encaminhamento) Transporte Inter-rede 25
Roteadores Realizam a função de interligação de redes Podem ser baseados em um sistema operacional de uso genérico (ex. PC, RISC, Mainframe) ou um software e hardware especializado Modelos de diversos tipos e tamanhos Inter-rede ( IP ) 26
Endereços IP Endereços IP são números de 32 bits (4 bytes) Um endereço IP identifica um host em uma determinada rede física Endereçamento hierárquico composto de parte de rede e parte de host Rede Host Parte comum a todas as estações em uma mesma rede Rede A End. IP na Rede A End IP na Rede B Rede B 27
Endereçamento hierárquico composto de parte de rede e parte de host Endereços IP End. IP na Rede A End IP na Rede B Rede Host Parte comum a todas as Estações em uma mesma rede Se uma máquina troca de rede então seu endereço IP muda Endereços IP não têm relação com os endereços das estações dentro de cada uma das redes (endereçamento ). Rede A Rede B 28
Órgãos que distribuem endereços IP ICANN - Internet Corporation for Assigned Names and Numbers ARIN - American Registry for Internet Numbers Ripe - Ripe Network Coordination Centre APNIC - Asian Pacific Network Information Centre LACNIC - Latin American and Caribean Network Information Center (responsabilidade do Comitê Gestor da Internet no Brasil - www.cgi.org.br) AfriNIC - African Network Information Centre Estrutura de distribuição dos endereços é hierárquica ISPs (Internet Service Providers) distribuem endereços para seus usuários, que podem ser outros provedores 29
Distribuição de Endereços na Internet No Brasil Top level IPSs: IBM, Global-One, Embratel, RNP,... ICANN LACNIC Brasil é 3 o mundial em número de hosts 26,5 Milhões (CIA World Factbook - 2012), atrás de EUA e Japão... ISP ISP...... ISP ISP ISP...... 30
Endereços IP: Notação de Ponto 11010000 11110101 00011100 10100011 208 245 28 163 208.245.28.163 31
Endereços IP: Primeiro com Classes 0 7 15 23 31 Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 Classe A 0 netid hostid Classe B 1 0 netid hostid Classe C 1 1 0 netid hostid Classe D 1 1 1 0 Endereço Multicast Classe E 1 1 1 1 0 Reservado para uso futuro 32
Classe A: X X X 0000 0001 1.X.X.X X X X 0111 1111 127.X.X.X Classe B: 1000 0000 0000 0001 1011 1111 1111 1111 X X X X 128.1.X.X 191.255.X.X Classe C: 1100 0000 0000 0000 0000 0001 1101 1111 1111 1111 1111 1111 X X 192.0.1.X 223.255.255.X Classe D: 1110 0000 1110 1111 X X X X X X 224.X.X.X 239.X.X.X Classe E: 1111 0000 1111 0111 X X X X X X 240.X.X.X 247.X.X.X
Endereços especiais NETID HOSTID Endereço da rede X 0 0 0 0... 0 0 0 0 Broadcast direto X 1 1 1 1... 1 1 1 1 Broadcast limitado 1 1 1 1... 1 1 1 1 1 1 1 1... 1 1 1 1 Loopback geralmente 127.0.0.1 0 1 1 1 1 1 1 1 X 34
Exemplo IP A 11001000 10000010 10101011 00100101 200 18 171 37 IP B 11001000 10000010 10101011 10010100 200 18 171 148 Determinação da Classe: CLASSE C 1 1 0 netid hostid Hosts estão na mesma Rede? Na classe C, os 3 primeiros bytes são o end. de rede. Logo, os dois endereços estão na mesma rede IP, sendo um do host 37 (A) e outro do host 148 (B) 35
Formato de um datagrama IP 0 7 15 23 31 Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 VERS HLEN SERVICE TYPE TOTAL LENGTH IDENTIFICATION FLAGS FRAGMENT OFFSET TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUM SOURCE IP ADDRESS DESTINATION IP ADDRESS IP OPTIONS (IF ANY) PADDING DATA... 36
Campos do datagrama IP 0 7 15 23 31 Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 VERS HLEN SERVICE TYPE TOTAL LENGTH IDENTIFICATION FLAGS FRAGMENT OFFSET TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUM SOURCE IP ADDRESS DESTINATION IP ADDRESS IP OPTIONS (IF ANY) PADDING DATA... 37
Campos do datagrama IP VERS HLEN SERVICE TYPE TOTAL LENGTH IDENTIFICATION FLAGS FRAGMENT OFFSET TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUM SOURCE IP ADDRESS DESTINATION IP ADDRESS IP OPTIONS (IF ANY) PADDING DATA... VERS = 4 HLEN = N x 4 octetos (20 a 64 bytes) TLEN = até 65535 octetos PRECEDENCE D T R C UNUSED Baixo Custo (Low Monetary Cost) Alta Confiabilidade (High Reliability) Alta Vazão (High Throughput) Baixo Retardo (Low Delay) Prioridade do Datagrama: 0-7 38
Campos do datagrama IP VERS HLEN SERVICE TYPE TOTAL LENGTH IDENTIFICATION FLAGS FRAGMENT OFFSET TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUM SOURCE IP ADDRESS DESTINATION IP ADDRESS IP OPTIONS (IF ANY) PADDING DATA... TTL decrementado em cada roteador de 1 ou mais TCP = 6 UDP = 17 ICMP = 1 EGP = 8 OSPF= 89 (RFC 1700) Alterado a cada roteador 39
Entrega de Pacotes IP IP: 200.18.171.X Inter-rede ( IP ) A B IP: 200.18.180.Y TCP/UDP IP TCP/UDP IP A Rede A Roteador Rede B B 40
Entrega de Pacotes IP Endereçamento Intra-Rede, Algumas vezes chamado de Endereço Físico ou também Endereço MAC Ex. Ethernet: 0D.0A.12.07.48.05 Ex. ATM: 47.0091.8100.0000.200c.1001. 0800.200c.1001.01 Inter-rede ( IP ) A B TCP/UDP IP TCP/UDP IP A Rede A Roteador Rede B B 41
Entrega de Pacotes IP TCP/UDP IP TCP/UDP IP Rede A 42
Entrega de Pacotes IP TCP/UDP IP TCP/UDP IP Rede A 43
Entrega de Pacotes IP TCP/UDP IP TCP/UDP IP Endereços IP De Origem e destino Rede A 44
Entrega de Pacotes IP TCP/UDP IP TCP/UDP IP Endereçamento de Origem e destino Rede A 45
Entrega de Pacotes IP TCP/UDP IP TCP/UDP IP É necessário um mecanismo de mapeamento entre End. IP e End. Intra-Rede Rede A 46
Entrega de Pacotes IP TCP/UDP IP TCP/UDP IP O Encaminhamento dentro de cada rede é feito com base no endereçamento próprio daquela rede. Rede A 47