Arquiteturas de Redes de Computadores

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Arquiteturas de

Redes de Computadores

Profa. Débora Christina Muchaluat Saade

debora@midiacom.uff.br

Departamento de Ciência da Computação - UFF

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Redes de Computadores II

Arquitetura de Rede

w  Conjunto de convenções para interconexão de equipamentos

w  Arquitetura é estruturada em camadas ou níveis w  Número, nome, conjunto de funções e serviços e o

protocolo de cada nível definem uma arquitetura de rede

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3

Arquitetura em Camadas (ou Níveis)

w  Princípio do “Dividir para Conquistar”

w  Facilidade de modificação e validação w  Projetar uma rede como um conjunto

hierárquico de camadas

•  cada nível utiliza os serviços oferecidos pelo nível imediatamente inferior para implementar e oferecer os seus serviços ao nível

imediatamente superior

•  o projeto de um nível está restrito a um

contexto específico e supõe que os problemas fora deste contexto já estejam devidamente resolvidos

Camada 1 Camada 2 Camada 3

...

Camada n

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Níveis, Protocolos e Interfaces

Sistema A

Sistema B

Interface 1/2 Interface 2/3 Interface 3/4

Nível 1 Nível 1

Interface 1/2 Interface 2/3 Interface 3/4 Protocolo de Nível 3

Protocolo de Nível 2

Protocolo de Nível 1

Nível 4 Protocolo de Nível 4 Nível 4

Interface n-1/n Protocolo de Nível n-1

Nível n-1 Nível n-1

Nível n Protocolo de Nível n Nível n Interface n-1/n

... ...

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5

Padrões de Arquiteturas de Redes

w  Modelo de Referência OSI

w  Arquitetura TCP/IP (Internet) w  Arquitetura IEEE 802

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Camadas do Modelo OSI

Camada 7 Camada 6 Camada 5 Camada 4 Camada 3 Camada 2

Camada 1 Físico Enlace

Rede Transporte

Sessão Apresentação

Aplicação

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7

Modelo de Referência OSI

w  Estrutura em camadas permite o desenvolvimento simultâneo e independente de padrões

w  Interfaces bem definidas permitem que mudanças no padrão que define uma camada não afetem as demais

w  O RM-OSI é complementado com padrões que especificam o protocolo e o serviço de cada

camada

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Arquitetura TCP/IP

(Internet)

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9

Arquitetura TCP/IP (Internet)

w  Desenvolvida pelo Departamento de Defesa Americano (DARPA)

w  Padrão de fato

w  Evolução da ARPANET

w  Começo do projeto no início dos anos 70

w  Arquitetura baseada no conceito de interconexão de redes (inter-redes)

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inter-rede

G

G G

G

G Rede 3

Conceito de inter-redes

H H

H

Rede 2

H

Rede 1

H

Rede 5 Rede 4

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11

Por que inter-redes?

w  As redes são entidades independentes que se adequam aos interesses de grupos específicos w  A Internet é um exemplo de inter-rede que

interliga várias redes espalhadas pelos cinco continentes

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Padronizações na Internet

w  Internet Engineering Task Force (IETF)

•  dividido em grupos de trabalho (Working Groups)

•  documentos propostos e padrões

– request for comments (RFC) – internet-draft

•  http://www.ietf.org

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13

Camadas da Arquitetura TCP/IP

Rede Inter-rede Transporte

Aplicação

Interface de Rede Intra-Rede ou

Hardware

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Nós Intermediários na Arquitetura TCP/IP

Mensagem idêntica

Pacote idêntico

Roteador

Rede Física 1

intra-rede

Inter-rede

Interface de rede

Host A

Quadro idêntico Datagrama

idêntico

Inter-rede Transporte

Aplicação

Interface de rede Host B

Quadro idêntico Datagrama

idêntico

Inter-rede Transporte

Aplicação

Rede Física 2

intra-rede

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15

Internet Protocol (IP)

w  Esquema de roteamento entre redes

w  Interconexão e roteamento através de Gateways

w  Endereços IP únicos designados por uma

autoridade central (ICANN - The Internet Corporation for Assigned Names and

Numbers)

Aplicação

(16)

Endereços IP

w  Endereços IP são números de 32 bits (4 bytes)

w  Endereçamento

hierárquico composto de parte de rede e parte de host

Rede

A Rede

B

Rede Host

End. IP na Rede A

≠

End IP na Rede B

Parte comum a todas as

estações em uma mesma rede

(17)

17

Endereços IP: Notação “de Ponto”

11010000 11110101 00011100 10100011

208 245 28 163

208.245.28.163

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w  Um endereço IP

identifica um host em uma determinada rede física

•  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 intra- rede).

Endereços IP

Rede

A Rede

B

End. IP na Rede A

≠

End IP na Rede B

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19

Distribuição de Endereços na Internet

w  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

w  Estrutura de distribuição dos endereços é hierárquica

•  ISPs (Internet Service Providers) distribuem endereços para seus usuários, que podem ser outros provedores

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Distribuição de Endereços na Internet

w  No Brasil

•  Top level ISPs: RNP, Embratel, ...

ICANN

LACNIC

ISP ISP

ISP

ISP ISP

...

... ...

...

(21)

21

Internet Protocol (IP)

w  Roteamento baseado no endereço da rede e não do host

w  Serviço sem conexão e não confiável

•  datagrama

w  Estrutura interna da rede

“física” transparente

Aplicação

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TCP UDP

Inter-rede Aplicação

Camada de Transporte

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23

User Datagram Protocol (UDP)

w  Serviço sem conexão e não confiável

•  algumas aplicações não precisam de conexão

•  menor tráfego e maior eficiência

w  Multiplexação (portas)

•  uma aplicação UDP é identificada por uma determinada porta em

uma estação

–  Endereço IP + Porta UDP

Aplicação

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Multiplexação e Demultiplexação UDP

Aplicação 1

IP

Aplicação 2

Porta 34 Porta 22

UDP

Porta 126

(25)

25

Transmission Control Protocol (TCP)

w  Serviço confiável orientado a conexão (Circuito Virtual)

•  sequenciação

•  detecção e correção de erros fim-a- fim

•  controle de fluxo

w  Multiplexação

•  ponto terminal = (Estação, Porta)

•  conexão identificada por um par de pontos terminais

Aplicação

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Conexão TCP

Conexão = (139.82.17.10, 22) e (139.82.55.3, 2340)

TCP IP

Porta 22 Porta 2340

Host 139.82.17.10 Host 139.82.55.3

Inter-rede TCP/IP

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27

Aplicação

Aplicação ^w Protocolos baseados em TCP

•  FTP, SMTP, HTTP, Telnet, ...

w  Protocolos baseados em UDP

•  DNS, SNMP, DHCP, RTP ...

w  Interfaces para programação de aplicações TCP/IP

w  Esquema de endereçamento opcional baseado em nomes

•  DNS (ex: www.midiacom.uff.br)