Tecnologia em Redes de Computadores
IFSULDEMINAS – Campus Inconfidentes
Prof. Kleber Rezende
Comunicação de Dados II
Interligação em Redes
Acomoda distintas tecnologias básicas e
hardware.
Proporciona forma de se interconectar
redes heterogêneas.
Esconde detalhes de hardware.
Computadores
se
comunicam
independentemente de suas conexões
físicas.
Interligação em Rede TCP/IP
Sistema aberto (RFC's podem ser obtidas
via Internet).
Denominado oficialmente Pilha de
Protocolos TCP/IP.
Pode ser usado em redes locais e/ou
remotas.
Protocolos TCP/IP
Fornecem regras para a comunicação. Define formato da mensagem
Descrevem o que um computador faz quando
recebe uma mensagem.
Especificam como um computador trata um
erro.
É independente de hardware
Os protocolos estão para a comunicação assim
Vantagens do uso de Protocolos
Programadores não precisam aprender ou
lembrar-se de todos os detalhes de
hardware.
Programas não ficam restritos a uma
arquitetura específica.
Podem promover comunicação direta
entre um par de máquinas arbitrário.
Tipos de Serviços TCP/IP
Serviço de entrega de pacotes sem conexão Promove o roteamento de pequenas mensagens de uma máquina para outra.
Não há garantia de entrega nem de que os pacotes sejam entregues na mesma ordem em que foram transmitidos.
É extremamente eficiente: Mapeamento direto em hardware
Serviço de transporte de streams confiáveis
Trata de problemas de perda ou falhas de comutação ao longo do caminho percorrido por um pacote.
Em nível mais baixo as mensagens são divididas em pequenos pacotes.
Serviços de Aplicativos mais
comuns na Internet
Correio Eletrônico - Serviço sem
conexão
Transferência de Arquivos - Serviço
orientado à conexão
Login Remoto - Serviço orientado à
conexão
Diferenças entre o TCP/IP e
outras tecnologias de rede
Independência de tecnologia de redes
Interconexão Universal
Confirmações fim-a-fim
Interligação em Redes
Diferença entre interconexão em nível de
aplicativos e interconexão em nível de rede.
Propriedades:
1. Usuários ou programas aplicativos não devem ter conhecimento dos detalhes das interconexões de hardware;
2. Não é necessário conhecer a topologia;
3. Deve ser capaz de enviar dados através de redes intermediárias;
4. Todas as máquinas devem compartilhar um conjunto universal de identificadores.
Arquitetura de Interligação em
Redes
1. Duas redes só podem ser conectadas por um computador que esteja ligado as duas.
2. Este computador deve cooperar com a comunicação entre duas máquinas.
3. Os computadores que interligam duas redes e cooperam na comunicação são chamados de gateways ou roteadores.
Interconexão através de
roteadores IP
Roteadores necessitam saber sobre a
topolo-gia da interligação em redes, além
das redes às quais estão conectados.
Interconexão através de
roteadores IP
Roteadores são computadores de
pequeno porte. Geralmente têm pouco
ou nenhum espaço de armazenamento
em disco e pouca memória principal.
Roteadores usam redes de destino e não
A visão do usuário
O usuário deve ver a interligação em redes
como uma rede única;
Além de roteadores que conecam redes físicas,
o software é necessário em cada host para que os aplicativos usem a interligação como uma rede única.
No caso de mudança da rede física, somente o
software de interligação em redes deverá ser alterado.
A visão do usuário
O TCP/IP trata todas as redes do mesmo modo,
Perguntas
Qual a forma do endereço numa
inter-ligação em redes?
Como este endereço se relaciona com os
endereços físicos?
O que acontece quando algum pacote
chega muito rápido a um roteador?
Endereços de Interligação em
Redes
Identificadores Universais: Para tornar universal um
sistema de comunicação deve-se aplicar um método de identificação dos hosts que seja aceito globalmente.
Hosts são classificados por:
Nome: o que o objeto é.
Endereço: onde o objeto está. Rota: como chegar até ele.
Endereçamento IP
Número inteiro de 32 bits
Projetado cuidadosamente para tornar o
roteamento eficiente
Hosts de uma mesma rede compartilham
o mesmo prefixo de endereço.
Endereçamento IP
Endereço não identifica um host, mas sim uma
conexão de rede. Ex.: Host Multi-homed possui dois ou mais endereços.
Um endereço onde o hostid igual a zero identifica
uma rede.
Um endereço onde o hostid consista somente de
bits 1 é reservado para broadcasting. (Difusão direcionada)
Um endereço de Difusão Limitada consiste de 32
bits 1. É usada quando um host necessita obter o seu endereço.
Endereçamento IP
Um endereço com o netid igual a zero é
interpretado como “esta rede”, ou seja, a rede onde o pacote chegou.
Usado quando um host deseja se comunicar,
mas não sabe o endereço da rede.
Se um host se move de uma rede para a outra,
seu endereço deve ser mudado.
Hosts multi-homed podem não ser acessados,
mesmo possuindo uma conexão física entre ele e os demais.
Endereçamento IP
Notação Ponto Decimal: Cada octeto é escrito
como um número decimal.
Exemplo: 10000000 00001010 00000010
Endereçamento IP
Endereço de Loopback (127.0.0.0): usado para
Mapeamento de Endereços
Internet para Endereços Físicos
Duas máquinas de uma determinada rede física
podem comunicar-se apenas se souberem o endereço físico uma da outra.
Objetivo: Permitir que programas de alto nível
trabalhem somente com endereços de interligação em redes.
Mapeamento Direto
Exemplo: Rede proNET token ring
◦ Usa números inteiros pequenos para endereços físicos (até 256).
◦ Permite que o usuário escolha um endereço de hardware para uma máquina.
Solução de Mapeamento:
◦ Escolhe-se endereços físicos que sejam parte dos endereços IP.
◦ Exemplo: Endereço físico = 3
Mapeamento Dinâmico
Exemplo: Rede Ethernet
◦ Problemas:
Cada interface recebe um endereço físico quando é fabricada. Assim, o endereço físico da máquina muda quando trocamos a interface.
Endereço Ethernet tem 48 bits, enquanto o endereço IP tem, apenas, 32 bits.
◦ Soluções:
Tabela de mapeamento.
Address Resolution Protocol
Também conhecido como ARP. Fornece um meca-nismo razoavelmen-te eficienrazoavelmen-te e fácil de manter.Cache de Conversão
Paradoxo: A pergunta para B, por
difusão, “como posso alcançar você?”
Entretanto, a difusão é muito cara, porque
cada máquina da rede deve processar
cada pacote de difusão.
Assim, computadores que usam ARP
mantém um cache com mapeamento
entre endereços físicos e endereços IP.
Cache de Conversão
Algoritmo:
1. Sempre que um computador recebe uma resposta ARP, ele guarda em seu cache o mapeamento recebido.
2. Quando ele transmite um pacote, primeiro ele procura em seu cache uma vinculação de endereços. Caso não encontre envia uma solicitação ARP.
A prática mostra que, mesmo um cache pequeno
é bastante eficiente, já que a comunicação implica na transferência de mais de um pacote.
Aprimoramentos ARP
1. Se A usar ARP para se comunicar com B, é bem provável que B também tenha que se comunicar com A num futuro próximo.
B armazena o mapeamento em seu cache e, depois envia a
resposta ARP para A
2. Como A difunde sua solicitação inicial, todas a máquinas da rede recebem o pacote.
Todas máquinas podem fazer um mapeamento em seus caches do endereços físicos e IP de A.
3. Quando um computador tem sua interface substituída seu endereço físico muda.
Esta máquina deve notificar as demais que seu endereço mudou,
Implementação ARP
Algoritmo de Envio:
1. Dado um endereço IP, o software consulta seu cache para verificar se o mapeamento existe
2. Se existir
2.1. O software retira o endereço físico
2.2. Coloca os dados num quadro contendo aquele endereço 2.3. Envia o quadro
Senão
2.4. Transmite uma mensagem de difusão ARP 2.5. Espera uma resposta
Implementação ARP
Detalhes a serem cuidados:1. Numa solicitação ARP a máquina de destino pode estar desativada ou muito ocupada.
2. Numa rede Ethernet o pacote pode se perder.
3. Uma máquina A pode ter uma associação para máquina B, mas o hardware de B é substituído.
Implementação ARP
Algoritmo de Recebimento:
1. Quando um pacote ARP chega, o software retira o par de endereços (IP e físico) do transmissor.
2. Se existir uma entrada (IP) em seu cache local
2.1. Atualiza aquela entrada recarregando o endereço físico.
3. Processa o restante do pacote.
4. Se o receptor tiver o mesmo endereço IP de destino
4.1. Monta uma resposta, adicionando seu endereço físico 4.2. Envia, diretamente, ao solicitador
Senão
Encapsulamento ARP
Transmissor designa um valor especial (080616)
para o campo de tipo (no cabeçalho do quadro) para identificar uma mensagem ARP.
Formato do ARP
Valores do Campo Operação:
ARP - Solicitação (1); Resposta (2) RARP - Solicitação (3); Resposta (4)
