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Disciplina: Redes de Computadores
Arquitetura TCP/IP - Internet
Protocolo IP
Protocolo ICMP
Profa. Débora Christina Muchaluat Saade [email protected]
Departamento de Ciência da Computação - UFF
2
Redes de Computadores
Arquitetura TCP/IP Internet
9
Redes de Computadores
Inter-rede
G
G
G
G
G Rede 3
Conceito de Inter-rede
H
H
H
Rede 2 H
H
Rede 1
H
H H
Rede 5 Rede 4
10
Redes de Computadores
Arquitetura Internet
Aplicação
Transporte
Inter-rede
Intra-rede
Arquitetura Internet
11
Redes de Computadores
Arquitetura Internet
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Arquitetura OSI
Aplicação
Transporte
Arquitetura Internet
Intra-rede
Inter-rede
12
Redes de Computadores
Arquitetura Internet
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Arquitetura OSI
Aplicação
Transporte Inter-rede
Intra-rede
Arquitetura Internet
13
Redes de Computadores
Arquitetura Internet
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Arquitetura OSI
Aplicação
Transporte
Arquitetura Internet
Intra-rede
Inter-rede
Interface de Serviço de
Nível 2
14
Redes de Computadores
Arquitetura TCP/IP (TCP/IP Internet Protocol Suite)
Aplicação
Transporte
Inter-rede
Intra-rede
Mensagens da aplicação
Pacotes da inter-rede (datagramas)
Endereços de �baixo nível�
Endereços de �alto nível�
15
Redes de Computadores
Nós intermediários na Arquitetura TCP/IP
Mensagem idêntica
Pacote idêntico
Roteador
Rede Física 1 Rede Física 2
Inter-rede
Intra-rede Intra-rede Intra-rede
Host A
Quadro idêntico
Datagrama idêntico
Inter-rede
Transporte
Aplicação
Intra-rede
Host B
Quadro idêntico
Datagrama idêntico
Inter-rede
Transporte
Aplicação
16
Redes de Computadores
Camada Intra-rede
➽ Infraestrutura específica de transmissão
➽ Recebe pacotes da camada inter-rede
➽ Utiliza padrões e tecnologias existentes atualmente • Interfaces para LANs, MANs e
WANs • Interfaces para enlaces ponto a
ponto: LPs, LDs, …
Aplicação
Transporte
Inter-rede
Intra-rede Int. de adaptação
17
Redes de Computadores
Camada Inter-rede
➽ Permite a comunicação entre dois hosts quaisquer conectados à inter-rede • 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
Aplicação
Transporte
Inter-rede
Intra-rede Int. de adaptação
18
Redes de Computadores
Aplicação
Transporte
Inter-rede
Intra-rede Int. de adaptação
Camada Inter-rede
➽ 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
19
Redes de Computadores
Interface de Adaptação
➽ Permite o uso da camada intra-rede 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
Aplicação
Transporte
Inter-rede
Intra-rede Int. de adaptação
20
Redes de Computadores
Camada de Transporte
➽ Comunicação entre duas aplicações (processos) em hosts ligados à inter-rede • 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
Aplicação
Transporte
Inter-rede
Intra-rede Int. de adaptação
21
Redes de Computadores
Camada de Aplicação
➽ Conjunto de aplicações distribuídas utilizadas pelos usuários da inter-rede
➽ Protocolos 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
Aplicação
Transporte
Inter-rede
Intra-rede Int. de adaptação
22
Redes de Computadores
Relacionamentos entre Protocolos
Intra-rede
Inter-rede IP
ICMP
Transporte TCP UDP
User Process
User Process
User Process
Interface de rede
Interface de Adaptação
Interface de rede
Interface de rede
ATMARP ARP
Aplicações
23
Redes de Computadores
IP - Internet Protocol
24
Redes de Computadores
Protocolo IP (Internet Protocol)
➽ Serviço mais simples possível • Datagrama não
confiável – Confiabilidade
fornecida pelas camadas superiores
• Melhor esforço (best-effort)
• Sem conexão
Aplicação
Transporte
Inter-rede
Intra-rede
25
Redes de Computadores
Protocolo IP (Internet Protocol)
➽ Definição de uma rede virtual • Endereçamento
independente da infra-estrutura ou do endereçamento de cada intra-rede
• Formato de pacote específico para a inter-rede
• Função interna de roteamento (encaminhamento)
Aplicação
Transporte
Inter-rede
Intra-rede
26
Redes de Computadores
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 )
Protocolos Intra-rede
27
Redes de Computadores
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
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
28
Redes de Computadores
Endereços IP
➽ Endereçamento hierárquico composto de parte de rede e parte de host
➽ 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).
Rede A
Rede B
End. IP na Rede A ≠
End IP na Rede B
Rede Host
Parte comum a todas as
Estações em uma mesma rede
29
Redes de Computadores
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
30
Redes de Computadores
Distribuição de Endereços na Internet
➽ No Brasil • Top level IPSs: IBM,
Global-One, Embratel, RNP, ...
• Brasil é 3o mundial em número de hosts 26,5 Milhões (CIA World Factbook - 2012), atrás de EUA e Japão
ICANN
LACNIC
ISP
ISP ISP
ISP ISP
... ... ... ... ...
31
Redes de Computadores
Endereços IP: Notação “de Ponto”
11010000 11110101 00011100 10100011
208 245 28 163
208.245.28.163
32
Redes de Computadores
Endereços IP: Primeiro com Classes
Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 0 7 15 23 31
netid hostid 0 Classe A
1 netid 0 hostid Classe B
netid 1 hostid 1 0 Classe C
Endereço Multicast 1 1 1 0 Classe D
Reservado para uso futuro 1 1 1 1 0 Classe E
Classe A: 0000 0001 1.X.X.X
0111 1111 127.X.X.X
Classe B: 128.1.X.X 1000 0000 0000 0001
191.255.X.X 1011 1111 1111 1111
Classe C: 192.0.1.X 1100 0000 0000 0000 0000 0001
223.255.255.X 1101 1111 1111 1111 1111 1111
Classe D: 224.X.X.X 1110 0000
239.X.X.X 1110 1111
Classe E: 240.X.X.X 1111 0000
247.X.X.X 1111 0111
X X X X X X
X X X X
X X
X X X X X X
X X X X X X
34
Redes de Computadores
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
Endereços especiais
35
Redes de Computadores
Exemplo
11001000 10000010 10101011 00100101 200 18 171 37 IP A
11001000 10000010 10101011 10010100 200 18 171 148 IP B
➽ Determinação da Classe:
➽ 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)
netid 1 hostid 1 0
CLASSE C
36
Redes de Computadores
Formato de um datagrama IP
Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 0 7 15 23 31
VERS SERVICE TYPE TOTAL LENGTH IDENTIFICATION FLAGS FRAGMENT OFFSET
TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUM SOURCE IP ADDRESS
HLEN
DESTINATION IP ADDRESS IP OPTIONS (IF ANY)
DATA ...
PADDING
37
Redes de Computadores
Campos do datagrama IP
Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 0 7 15 23 31
VERS SERVICE TYPE TOTAL LENGTH IDENTIFICATION FLAGS FRAGMENT OFFSET
TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUM SOURCE IP ADDRESS
HLEN
DESTINATION IP ADDRESS IP OPTIONS (IF ANY)
DATA ...
PADDING
38
Redes de Computadores
Campos do datagrama IP
VERS TOTAL LENGTH IDENTIFICATION FLAGS FRAGMENT OFFSET
TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUM SOURCE IP ADDRESS
HLEN
DESTINATION IP ADDRESS IP OPTIONS (IF ANY)
DATA ...
PADDING
SERVICE TYPE
PRECEDENCE D T R UNUSED
Alta Confiabilidade (High Reliability) Alta Vazão (High Throughput) Baixo Retardo (Low Delay) Prioridade do Datagrama: 0 - 7
VERS = 4 HLEN = N x 4 octetos (20 a 64 bytes) TLEN = até 65535 octetos
C Baixo Custo (Low Monetary Cost)
39
Redes de Computadores
SERVICE TYPE VERS TOTAL LENGTH IDENTIFICATION FRAGMENT OFFSET
TIME TO LIVE PROTOCOL HEADER CHECKSUM SOURCE IP ADDRESS
HLEN
DESTINATION IP ADDRESS IP OPTIONS (IF ANY)
DATA ...
PADDING
FLAGS
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
Campos do datagrama IP
40
Redes de Computadores
Entrega de Pacotes IP
Rede A
Rede B
Roteador
IP: 200.18.171.X IP: 200.18.180.Y
IP
Protocolos Intra-rede
A
TCP/UDP
Aplicação
Inter-rede ( IP )
Protocolos Intra-rede
A
Protocolos Intra-rede
B IP
Protocolos Intra-rede
B
TCP/UDP
Aplicação
41
Redes de Computadores
Entrega de Pacotes IP
Rede A
Rede B
Roteador
IP
Protocolos Intra-rede
A
TCP/UDP
Aplicação
Inter-rede ( IP )
Protocolos Intra-rede
A
Protocolos Intra-rede
B IP
Protocolos Intra-rede
B
TCP/UDP
Aplicação
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
42
Redes de Computadores
Entrega de Pacotes IP
Rede A
IP
TCP/UDP
Aplicação
IP
Protocolos Intra-rede
TCP/UDP
Aplicação
Protocolos Intra-rede
43
Redes de Computadores
Entrega de Pacotes IP
Rede A
IP
TCP/UDP
Aplicação
IP
Protocolos Intra-rede
TCP/UDP
Aplicação
Protocolos Intra-rede
44
Redes de Computadores
Entrega de Pacotes IP
Rede A
IP
TCP/UDP
Aplicação
IP
Protocolos Intra-rede
TCP/UDP
Aplicação
Protocolos Intra-rede
Endereços IP De Origem e destino
45
Redes de Computadores
Entrega de Pacotes IP
Rede A
IP
TCP/UDP
Aplicação
IP
Protocolos Intra-rede
TCP/UDP
Aplicação
Protocolos Intra-rede
Endereçamento Intra-rede de Origem e destino
46
Redes de Computadores
Entrega de Pacotes IP
Rede A
IP
TCP/UDP
Aplicação
IP
Protocolos Intra-rede
TCP/UDP
Aplicação
Protocolos Intra-rede
É necessário um mecanismo de �mapeamento� entre End. IP e End. Intra-Rede
47
Redes de Computadores
Entrega de Pacotes IP
Rede A
IP
TCP/UDP
Aplicação
IP
Protocolos Intra-rede
TCP/UDP
Aplicação
Protocolos Intra-rede
O Encaminhamento dentro de cada rede é feito com base no endereçamento próprio daquela rede.