A Estrutura das Camadas

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(1)29/05/2011. A Estrutura das Camadas  p/ reduzir a complexidade,. um projeto de rede é estruturado em um conjunto de camadas  cada camada é construída. sobre sua antecessora  as camadas inferiores. camada n... camada n+1 camada n. serviços. oferecem serviços às camadas superiores. 1.

(2) 29/05/2011. Protocolos  regra de comunicação usada pelos dispositivos de uma. rede de modo que eles possam se comunIcar e se entender  linguagem que possibilita a comunicação entre. computadores ligados em rede, ou seja, a maneira como são entendidos os dados enviados e recebidos. Protocolos. 2.

(3) 29/05/2011. Padrões  em 1977, a ISO formou um subcomitê, com. diversas entidades e fabricantes, visando a interconexão de sistemas abertos  surgiu o Modelo de Referência OSI (ISO 7498).  sistema aberto (ISO): sistema que pode ser. interconectado a outros, com normas e padrões definidos. OSI.  é formado por 7 camadas  as camadas servem p/. esconder os problemas de transferência de dados entre os equipamentos físicos e as aplicações dos usuários  As camadas são independentes uma das outras. aplicação apresentação sessão transporte rede enlace física Níveis do Modelo OSI. 3.

(4) 29/05/2011. Encapsulamento PDU Genérica. HEADER. DADOS. DADOS. DADOS. HEADER. DADOS. HEADER. HEADER. HEADER. DADOS. 0100100111101010101. HEADER. HEADER. DADOS. DADOS. 0110101101011110101. 4.

(5) 29/05/2011. As Sete Camadas  camada física: considera as características. mecânicas, elétricas, procedimentos das interfaces e o meio físico de transmissão. Responsável pela transferência de bits.  camada de enlace: elimina os erros ocorridos na camada física durante a transferência de bits. Serviços de detecção e correção de erros, de controle de fluxo, seqüenciação,controle de acesso transforma bits em frames/quadros.  camada de rede: gerencia o encaminhamento ou. o roteamento das informações.Conexões ponto a ponto. “escolhe o melhor caminho”  camada de transporte: isola as camadas superiores dos detalhes de comunicação. Conexão fim-a-fim.  camada de sessão: gerenciar e sincronizar o diálogo entre processos de aplicação, login, senha e autorizações. 5.

(6) 29/05/2011.  camada de apresentação: eliminar as diferenças. sintáticas e semânticas das informações trocadas entre entidades cooperantes. Compactação, criptografia,etc.  camada de aplicação: acondicionar os programas que utilizam a rede. Interface com o usuários. Todas as outras camadas dão suporte a esta. Algumas aplicações: FTAM, MHS, DS, ACSE, ROSE, etc.. Modelo RM-OSI Aplicação. Aplicação. Apresentação. Apresentação. Sessão. Sessão. Transporte Rede Enlace Física. Nós Intermediários. Transporte Rede. Rede. Rede. Enlace. Enlace. Enlace. Física. Física. Física. 6.

(7) 29/05/2011. O Padrão IEEE 802  Modelo da Arquitetura para Redes Locais OSI. IEEE 802.1 LLC. 802.2. E NLACE MAC F ÍSICO. 802.3 802.4 802.5 802.6. 7.

(8) 29/05/2011. O Padrão IEEE 802  IEEE 802.1  relacionamento com o RM-OSI e entre os vários padrões  gerenciamento da rede e interconexão de redes  IEEE 802.2 - LLC  comum a todas as inferiores  controle de erros, controle de fluxo, seqüenciação, etc  IEEE 802.3 - barramento com CSMA/CD  802.3u Fast Ethernet e 802.z Gigabit Ethernet.  IEEE 802.4 - barramento com passagem de permissão  IEEE 802.5 - anel com passagem de permissão  IEEE 802.10 - VLANS  IEEE 802.11 – Wireless  IEEE 802.15 – Bluetooth. O Padrão IEEE 802.3 e Ethernet  Padrão IEEE 802.3: velocidades de 1 a 10 Mbps  Ethernet: 10 Mbps  Sintaxe do protocolo 56 bits. 8 bits. preâmbulo. SFD. 16 ou48 bits destinatário. 16ou48 bits remetente. 16 bits. 64 bytes – 1500 bytes 32 bits. protocolo. dados. PAD. FCS.  preâmbulo: 7 bytes 10101010  SFD: 1 byte 10101011  PAD: bits extras para completar tamanho mínimo de quadro que é 64. bytes – tamanho máximo de 1500 bytes  FCS: código de redundância cíclica - CRC32. 8.

(9) 29/05/2011. Filosofia da Internet  foi projetada p/: . ser aberta o bastante p/ permitir a execução em uma grande variedade de equipamentos de.  resistir a possíveis danos que prejudicassem seu. funcionamento - um bombardeio áereo  ambiente descentralizado, flexível e capaz de. adaptar-se a aplicações c/ necessidades diversas. 9.

(10) 29/05/2011. Diversos grupos orientam o crescimento da Internet, ajudando a estabelecer padrões e a coordenar e orientar o uso:  IAB (Internet Activities Board - Internet. Architecture Board): . IRTF (Internet Research Task Force);. . IETF (Internet Engineering Task Force);.  Internet Society  InterNIC (Network Information Centers  World Wide Web Consortium (W3C). Publicações Oficiais  RFCs - Request for Comments:  IP.  IP Subrede  ICMP  ARP  Telnet.  SNMP. RFC 791 RFC 950 RFC 792 RFC 829 RFC 854 e muitas outras RFC 1155, 1156, 1157, 1213 (e outras). 10.

(11) 29/05/2011. Arquitetura TCP/IP.  TCP/IP é o nome que se dá a toda a família. de protocolos utilizados pela Internet.  Oficialmente esta família de protocolos é. chamada, Protocolo Internet TCP/IPsó como TCP/IP,. Arquitetura TCP/IP APLICAÇÃO. TRANSPORTE INTER-REDE FÍSICA. SMTP. TELNET TCP. FTP. WWW. DNS. UDP IP ARP`. ICMP RARP. ETHERNET TOKEN-RING NOVEL ATM X.25 HDLC FDDI FAST-ETHERNET 100VG FRAME-RELAY SATÉLITE. 11.

(12) 29/05/2011. 12.

(13) 29/05/2011. cabeçalho dados mensagem. Aplicação. segmento/ datagrama. Transporte. datagrama. Inter-rede. frame. Física. 13.

(14) 29/05/2011. Camada Física  Interface que compatibiliza a tecnologia. específica da rede c/ o protocolo IP  qualquer rede pode ser ligada através de um. driver que permita encapsular datagramas IP e enviá-los através de uma rede específica  traduz os endereços lógicos IP em endereços. físicos de rede (vice-versa). Camada Inter-Rede  Responsável pela transferência de dados da. máquina origem à máquina destino  faz roteamento, comutação de pacotes  não-orientado a conexão, serviço não confiável  simples, apenas entrega de pacotes.  além do IP, faz uso de outros protocolos p/. controle: ICMP, ARP, RARP, BOOTP, etc. 14.

(15) 29/05/2011. Camada de Transporte  Comunicação fim a fim entre aplicações.  oferece dois tipos de serviços:  confiável c/ o protocolo TCP (controle de erros,. controle de fluxo, multiplexação, seqüenciação, etc.)  não-confiável c/ o protocolo UDP (User Datagram. Protocol) (multiplexação e desmultiplexação) . voltado p/ aplicações c/ entrega imediata. . ex. transmissão de vídeo e/ou voz. Camada de Aplicação  Contém os protocolos de alto nível  serviços padronizados de comunicação p/ as. tarefas mais comuns  correio eletrônico (SMTP)  terminal virtual (Telnet)  transferência de arquivo (FTP)  home pages (WWW).  aplicações dos usuários. 15.

(16) 29/05/2011. Integração com Diferentes Tecnologias de Redes  cada tecnologia de rede possui suas próprias. características: protocolos, endereços, interfaces, taxa de transmissão, meios físicos, etc.  internet deve enxergá-las de forma transparente  a transparência é através do encapsulamento  a compatibilização é realizada pelos gateways. que eliminam as diferenças  os gateways também implementam roteamento. Encapsulamento HEADER FTP. HEADER TCP DADOS HEADER IP. HEADER Ethernet. DADOS. DADOS. DADOS. HEADER FTP. HEADER TPC. HEADER IP. DADOS. DADOS. DADOS. 16.

(17) 29/05/2011. Camada de Transporte  Orientado à conexão. TCP. com confirmação garante a transferência confiável de dados  Não orientado à. UDP. conexão, simples extensão do IP e não garante a entrega de dados. Serviços do TCP  multiplexação;  sequenciação  controle de fluxo;.  controle de erros;  temporização de entrega;  confirmação;  sinalização de dados urgentes.. 17.

(18) 29/05/2011. TCP. APLICAÇÕES  p/ que várias. portas. TCP. aplicações simultaneamente usem os serviços do TCP, é usado o conceito de porta  cada processo de. IP. aplicação, em um dado momento, é identificado por uma porta diferente. 18.

(19) 29/05/2011. Portas As portas abaixo de 256 : portas conhecidas e reservadas p/ serviços-padrão (RFC 1700) 65536 portas TCP. Aplicação. Portas. FTP. 20 dados 21 controle 23 161 162 (trap). TELNET SNMP. Gerenciamento de Conexão TCP Host A Pedido Conexão. Host B Recepção do pedido de conexão Conexão Aceita. Confirmação Conexão (ACK) Envio de confirmação p/ o ACK recebido. Recepção do ACK. Estabelecimento de Conexão. 19.

(20) 29/05/2011. Gerenciamento de Conexão TCP  Uma tabela de. conexão é usada p/ gerenciar todas as conexões existentes.  State: estado da. conexão (closed, closing, listening, waiting, and so on). UDP User Datagram Protocol  protocolo de transporte mais simples.  sem conexão  sem confirmação  é uma simples extensão do protocolo IP.  foi desenvolvido p/ aplicações que não geram. volume muito alto de tráfego na Internet. 20.

(21) 29/05/2011. UDP User Datagram Protocol  não assegura que as msgs transmitidas    . chegam ao destino não faz ordenação e controle de fluxo a aplicação que utiliza o UDP deve tratar a falta de confiabilidade como IP, só implementa checksum (opcional) p/ o seu próprio header aplicações SNMP, DNS, BOOTP usam UDP. Protocolo IP  Trasmissão sem conexão de datagramas  Não confiável.  Função de Roteamento  Define a unidade básica da transf. de. dados (especificação formal dos dados)  facilidade de fragmentação e remontagem. de pacotes. 21.

(22) 29/05/2011. Protocolo IP  controle de erros somente sobre seu. cabeçalho  campo especial indicando qual protocolo de. transporte a ser utilizado no nível superior  descarte e controle de tempo de vida dos pacotes. Datagrama IP. CABEÇALHO. ÁREA DE DADOS. 22.

(23) 29/05/2011. Endereçamento. Endereços Lógicos. Endereços Físicos. End IP: 150.162.60.1 32 bits. End MAC Ethernet: AACF34939900 - 48 bits. Endereçamento  p/ rotear os datagramas, os gateways. analisam os endereços IP no header do datagrama  endereço IP é uma palavra de 32 bits,. estruturado em classes, que identifica a rede e a estação na rede  endereça 232 = aprox. 4 bilhões de. máquinas. 23.

(24) 29/05/2011. Endereço IP.  Número inteiro de 32 bits  Par de:. netid - endereço de rede hostid - endereço de host.  Classes A, B, C, D e E. Endereços IP  128. .. 10000000. 00001010. 10. .. 2. 00000010. .. 30. 00011110. (32 bits).  endereços de rede são atribuídos de forma. única por um órgão central NIC - Network Information Center  endereços de estação são de responsabilidade da própria entidade. 24.

(25) 29/05/2011. Endereços IP. Intervalos de endereços: Classe A Classe B Classe C Classe D Classe E. 1.0.0.0. a 128.0.0.0 192.0.0.0 224.0.0.0 240.0.0.0. HOSTS. 126.255.255.255 a 191.255.255.255 a 223.255.255.255 a 239.255.255.255 a 247.255.255.255. REDES. A: 16 milhões 126 B: 65. 534 16.382 C: 254 2 milhões 0. A. 1 2. 1 0 0. C. 7 8. 0 netid (7) 0. B. 1. hostid (24) 15 16. netid (14). 1 2. 1 1 0. 31. 31. hostid (16) 15. netid (21). 23 24. 31. hostid (8). 25.

(26) 29/05/2011. Endereços IP  as classes A,B,C permitem o endereçamento. direto à estação na rede Internet  a classe D permite efetuar multicasting  a classe E reservada p/ uso futuro  a classe é determinada em função do número. de estações ligadas às redes e do n. de redes interconectadas. Loopback  127.xx.yy.zz =. ex. 127.0.0.0.  são reservados p/ teste de loopback.  datagrama c/ este endereço não trafega na rede  utilizado pela máquina local para testar sua. interface de comunicação  o datagrama retorna “antes” de ir. 26.

(27) 29/05/2011. Máscaras de Sub-Rede Usada para diferenciar a parte da rede da parte. de host. O endereço 255 é usado como máscara de rede (netmask) identifica quais bits de um end IP designam a rede e quais designam as estações (hosts):  Classe A = 255.0.0.0  Classe B = 255.255.0.0  Classe C = 255.255.255.0. IP.s válidos para a Internet  existem endereços especiais que servem para a. configuração de uma rede local  Classe A: 10.0.0.0 a 10.255.255.255  Classe B: 172.16.0.0 a 172.31.255.255  Classe C: 192.168.0.0 a 192.168.255.255.. 27.

(28) 29/05/2011. Máscaras de (Sub-)Rede  P/ saber se 2 end IPs são da mesma rede ou de redes. diferentes:  operação AND binária c/ a máscara da rede.  resultado for igual:  equipamentos estão na mesma rede 200 . 18 . 5 . 00000011. AND. 255.255.255. 00000000. 200 . 18 . 5 . 01000011. AND. 200 . 18 . 5 . 00000000. 200 . 18 . 5 . 0. Mesma rede. 255.255.255. 00000000 200 . 18 . 5 . 00000000. 200 . 18 . 5 . 0. Máscara = 255.255.255.0. 192.59.66.200 11000000 00111011 01000010 11001000 11111111 11111111 11111111 00000000. AND. 11000000 00111011 01000010 00000000 192.59.66.17 11000000 00111011 01000010 00010001 11111111 11111111 11111111 00000000. AND. 11000000 00111011 01000010 00000000. 28.

(29) 29/05/2011. IPV6  Nova geração do Protocolo Internet..  Ele já vem sendo utilizado há algum tempo.. Mas, agora, sua implantação deve ser acelerada. Ela é imprescindível para a continuidade do crescimento e da evolução da Internet.  Possui: 3,4x1038 endereços do novo protocolo.  Os endereços IPv6 têm um tamanho de 128 bits  Os endereços IPv6 são normalmente escritos. como oito grupos de 4 dígitos hexadecimais. Ex: 2001:0DB8:85A3:08D3:1319:8A2E:0370:7344 Se um grupo de vários dígitos seguidos for 0000, pode ser omitido. Por exemplo, 2001:0DB8:85A3:0000:0000:0000:0000:7344 é o mesmo endereço IPv6 que: 2001:0DB8:85A3::7344. 29.

(30) 29/05/2011. Mapeamento de Endereços Endereços Lógicos. Endereços Físicos. End IP: 150.162.60.1. -. 32 bits. End MAC Ethernet: AACF34939900 - 48 bits. camada de enlace não entende os endereços Internet. Mapeamento de Endereços  solução simples: criar tabelas c/ associação. direta entre end lógico IP e o end físico (end MAC)  problema: quando há uma falha no hardware. (placa Ethernet), a interface da máquina é substituída, mudando o endereço na tabela  a solução deste problema é chamada de. Address Resolution. 30.

(31) 29/05/2011. Mapeamento de Endereços ARP: Address Resolution Protocol Endereço IP em endereço físico. RARP: Reverse Address Resolution Protocol. Endereço físico em endereço IP  a solução dinâmica elimina as tabelas fixas  cria uma independência entre os endereços  o mapeamento é direto c/ as estações. ARP  uma estação não conhece o endereço físico da. estação destino, somente seu endereço IP  p/ descobrir, envia uma solicitação ARP em. broadcasting, contendo o end IP a ser mapeado “ESSA MENSAGEM É DIFUNDIDA. Eu sou uma Solicitação ARP. Estou procurando por uma estação com endereço IP 200.18.5.2. Fui enviada por uma estação com endereço IP 150.162.50.1 e endereço MAC CCD466320C.”. Difusão MAC Origem MAC FFFFFFFFFFFF CCD466320C. Tipo ARP 0806. IP Origem IP Destino Solicitação 150.162.50.1 200.18.5.2 ARP. CRC. 31.

(32) 29/05/2011. ARP  Difusão: todas as estações recebem a solicit. ARP  somente a estação que reconhece o seu end IP, irá. responder  a resposta é uma msg contendo end IP e o end físico da estação procurada “Este FRAME está endereçado a CCD466320C. Eu sou uma resposta ARP. Estou procurando por uma estação com endereço IP. Meu endereço IP 200.18.5.2 e meu endereço MAC AA1133445C61.” Destino MAC Origem MAC Tipo ARP CCD466320C AA1133445C61 0806. IP Origem IP Destino Solicitação 200.18.5.2 150.162.50.1 ARP. CRC. ARP A resposta é enviada diretamente à estação. emissora isto é possível pois a solicitação ARP contém o end origem  a partir deste momento, a máquina origem passa a usar o end físico destino p/ enviar seus datagramas. 32.

(33) 29/05/2011. ROTEAMENTO.  Em um sistema de comutação de pacote, refere-se ao. processo de selecionar um caminho pelo qual são enviados os pacotes.  Roteador é um equipamento de interconexão de redes que. executa tal seleção.  Classifica-se em: roteamento direto e indireto  Roteamento direto: encaminhamento de um datagrama através de. uma única rede física.  Roteamento indireto: encaminhamento de um datagrama quando o. destino não se encontra na mesma rede física da origem, forçando a passagem do datagrama através de um roteador. Nat  Network Address Translation, é uma. técnica que consiste em reescrever os endereços IP de origem (computador de rede local) que passa por um servidor de maneira tenha acesso ao exterior (internet). 33.

(34) 29/05/2011. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol  - Protocolo de Configuração Dinâmica de Máquina),toda vez que um cliente solicitar um endereço IP, o servidor DHCP disponibilizará para ele um endereço válido que não esteja sendo utilizado naquele momento, e assim que o cliente finalizar o seu uso ele libera o endereço IP. 34.

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