Redes de ComputadoresArquitetura TCP/IP

Prof. Alberto Felipe

O TCP/IP foi desenvolvido em 1969 pelo U.S. Departament of DefenseAdvanced Research Projects Agency – DARPA , como um recurso para umprojeto experimental chamado de ARPANET (Advanced Research ProjectAgency Network) para preencher a necessidade de comunicação entre umgrande número de sistemas de computadores e várias organizações militaresdispersas.

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Histórico – TCP/IP

O objetivo principal da elaboração do TCP/IP foi na época, encontrar umprotocolo que pudesse tentar de todas as formas uma comunicação casoocorresse uma guerra nuclear.

No final dos anos 1980 a Fundação Nacional de Ciências em Washington, D.C,começou a construir o NSFNET, um backbone para um supercomputador queserviria para interconectar diferentes comunidades de pesquisa e também oscomputadores da ARPANET. Em 1990 o NSFNET se tornou o backbone dasredes para a Internet, padronizando definitivamente o TCP/IP.

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Histórico – TCP/IP

● O padrão técnico da Internet é o modelo TCP/IP.

● O Departamento de Defesa dos Estados Unidos em um mundo conectadopor diferentes tipos de meios de comunicação como fios de cobre,microondas, fibras ópticas e links de satélite, o DoD queria a transmissão depacotes a qualquer hora e em qualquer condição.

● Este problema de projeto extremamente difícil originou a criação domodelo TCP/IP.

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Histórico – TCP/IP

● Ao contrário das tecnologias de rede proprietárias, o TCP/IP foi projetadocomo um padrão ABERTO.

● Isto queria dizer que qualquer pessoa tinha a liberdade de usar o TCP/IP.

● Isto ajudou muito no rápido desenvolvimento do TCP/IP como padrão.

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Histórico – TCP/IP

● Quando você quiser enviar uma carta pelo correio: você põe a sua cartadentro de um envelope, na parte da frente, você escreve o endereço dodestinatário, na parte de trás, você escreve o endereço do remetente.

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Envelope

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Pacote

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Rastreamento

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Roteamento

TCP/IP

O TCP/IP é um conjunto de protocolos divididos em 4 camadas:

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• Aplicação

• Transporte

• Internet

• Interface com a rede

TCP/IP Versus OSI

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Você deve ter reparado que algumas das camadas no modelo TCP/IP têm osmesmos nomes das camadas no modelo OSI, certo?

● Porém, as camadas dos dois modelos não correspondem exatamente.

● Mais notadamente, a camada de aplicação tem diferentes funções em cadamodelo.

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TCP/IP Versus OSI

● Os projetistas do TCP/IP decidiram que os protocolos de mais alto níveldeveriam incluir os detalhes da camada de sessão e de apresentação doOSI.

● Eles simplesmente criaram uma camada de aplicação (camada 4 no modeloTCP/IP ou camada 7, 6 e 5 no modelo OSI) que trata de questões derepresentação, codificação e controle de diálogo.

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TCP/IP Versus OSI

Camada de Aplicação

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Camada de Aplicação

Faz a comunicação entre os programas e a camada de transporte;

Os protolocos mais utilizados nessa camada são:

● HTTP: protocolo de transferência de hipertexto;

● SMTP: protocolo para transferencia de correspondência;

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● A camada de aplicação se comunica com a camada de transporte através deuma porta;

● Portas são numeradas e as aplicações padrões utilizam sempre a mesmaporta;

Ex:

SMTP 25

HTTP 80

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Camada de Aplicação

● Exemplo: Acessar emails

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Programa de e-mail

SMTP

TCP

Camada de Aplicação

Camada de Transporte

SMTPPorta

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Camada de Aplicação

Atividade

Pesquise qual a porta padrão e para que servem os seguintesprotocolos:

● FTP

● SNMP

● SSH

● DHCP

● TELNET18

Camada de Transporte

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TCP/IP - Transporte

● Responsável pela integridade dos dados;

● Resolução de problemas de confiabilidade (dados chegaram ao destino);

● Determina para qual aplicativo os dados serão enviados;

● Recebe os dados da camada de aplicação e os converte para pacotes;

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Dois protocolos utilizados:

● TCP (Transmission Control Protocol)

● UDP (User Datagram Protocol)

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TCP/IP - Transporte

● Confiança/Segurança: Orientado à conexão. Entrega Garantida;

● Ordenação dos pedidos: É garantida a ordem de recebimentodas mensagens;

● Peso do Protocolo: Pesado, devido à elevada informação no cabeçalho dasmensagens;

● Pacotes: Os dados são transmitidos do forma sequêncial, sem distinção deinício e fim do pacote. Podem existir multiplos pacotes por chamada.

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TCP

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3- WAY HANDSHAKE

● Este protocolo divide o processo de comunicação em três fases

o início onde o cliente envia segmento tipo SYN (pedido de

conexão) o destino envia segmento SYN-ACK e o cliente envia

novamente o ACK onde efetivamente ocorre a transferência dedados.

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● Confiança/Segurança: Sem conexão. Entrega não garantida;

● Ordenação dos pedidos: Não é garantida a ordem de recebimento;

● Peso do Protocolo: Leve, devido à pouca informação no cabeçalho;

● Pacotes: Datagramas, um pacote por uma chamada de leitura;

● Aplicações: Usado para aplicações do tipo streaming de vídeo ou outras ondese possa perder alguns dados sem comprometer a recepção da informação.

● O UDP é mais rápido e eficiente para aplicações que não necessitem deentrega garantida.

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UDP

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Transporte

Atividade

● Pesquise:

● 3 protocolos que utilizam TCP

● 3 protocolos que utilizam UDP

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Camada Internet

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Camada Internet

● Cada computador é identificado com um endereço único chamado IP;

● Em uma rede local se o computador A deseja enviar dados para ocomputador B ele precisa saber o endereço Mac do computador B.

● Em uma rede local isso se torna fácil;

● Problema rede global

● Utilização do endereço IP para identificação do computador de origem edestino;

● Em redes conectadas a internet existe um dispositivo chamado roteador;

● Estabelece a melhor rota para enviar os dados;29

● Protocolo IP (funcionamento)

● Recebe os dados do TCP.

● Divide os pacotes em datagramas (pacote que não contem nenhum tipode informação de recebimento);

● Tamanho máximo de um datagrama (65.535 bytes)

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Camada Internet

Exemplo

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Problema:

Redes ethernet conjunto de protocolos que atuam na camada 1 e 2 do modelo OSI. Se preocupam com o aspecto físico de transmissão.

● Transportam no máximo 1.500 bytes de dados;

● O Sistema Operacional configura automaticamente o protocolo IP paracriar datagramas ip com 1.500 bytes ao invés de 65.535 bytes;

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Camada Internet

33300 bytes

Exemplo

Atividade

Pesquise a função dos seguintes protocolos da camada Internet

ICMP (Internet control message protocol)

ARP (address resolution protocol)

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Camada Interface com a Rede

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Interface com a Rede

● É também conhecida como a camada host-para-rede.

● Esta camada lida com todos os componentes, tanto físico como lógico, que são necessários para fazer um link físico.

● Isso inclui os detalhes da tecnologia de redes, inclusive todos os detalhes nas camadas física e de enlace do OSI.

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● Envia os quadros da camada de rede de um dispositivo para outro;

● Processo controlado pelo driver da placa de rede;

● Interface para as diversas tecnologias de rede (Ethernet, Tokeng Ring, FDDI)

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Interface com a Rede

Ethernet

● Ethernet é uma tecnologia de interconexão para redes locais - Rede de ÁreaLocal (LAN) - baseada no envio de pacotes. Ela define cabeamento e sinaiselétricos para a camada física, e formato de pacotes e protocolos para acamada de controle de acesso ao meio (Media Access Control - MAC) domodelo OSI. A partir dos anos 90, ela vem sendo a tecnologia de LAN maisamplamente utilizada e tem tomado grande parte do espaço de outrospadrões de rede como Token Ring e FDDI.

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Token Ring

● Token ring é um protocolo de redes que opera na camada física (ligação dedados) e de enlace do modelo OSI dependendo da sua aplicação. Utilizadona topologia em anel em que as estações devem aguardar a sua recepçãopara transmitir. A transmissão dá-se durante uma pequena janela de tempo,e apenas por quem detém o token.

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FDDI

● O padrão FDDI (Fiber Distributed Data Interface) foi estabelecido pelo ANSI(American National Standards Institute) em 1987. Este abrange o nível físicoe de ligação de dados (as primeiras duas camadas do modelo OSI). Aexpansão de redes como a MAN (Metropolitan Area Network), sãoalgumas das possiblidades do FDDI, tal como pode servir de base àinterligação de redes locais, como nas redes CAN.

● Funcionamento semelhante ao Token Ring.

● Utiliza fibra óptica.

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OSI X TCP/IP - Semelhanças

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• Ambos têm camadas.

• Ambos têm camadas de aplicação, embora incluam serviços muito diferentes.

• Ambos têm camadas de transporte e de rede comparáveis.

OSI X TCP/IP – Diferenças

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• O TCP/IP combina os aspectos das camadas de aplicação,apresentação ede sessão dentro da sua camada de aplicação.

• O TCP/IP combina as camadas física e de enlace do OSI na camada deacesso à rede.

• O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas.

• Os protocolos TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet sedesenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha credibilidade apenas porcausa dos seus protocolos.

Como o Modelo OSI descreve o TCP/IP

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Interface com a Rede