Arquitetura TCP/IP - Internet Protocolo IP Protocolo ICMP€¦ · 29 Redes de Computadores Órgãos...

Disciplina: Redes de Computadores

Arquitetura TCP/IP - Internet

Protocolo IP

Protocolo ICMP

Profa. Débora Christina Muchaluat Saade debora@midiacom.uff.br

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

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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

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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

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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.