Modelo em Camadas Arquitetura TCP/IP/Ethernet Edgard Jamhour Edgard Jamhour O Ethernet é uma tecnologia para implementação de redes locais (LAN), e baseia-se no princípio de broadcast físico. meio compartilhado ou barramento B A . DADOS A CRC B C quadro Edgard Jamhour O quadro (frame) é a menor estrutura de informação transmitida através de uma rede local. ENDEREÇO (FÍSICO) DE DESTINO ENDEREÇO (FÍSICO) DE ORIGEM B A TIPO DADOS CRC FECHO CABEÇALHO Quadro Ethernet II Edgard Jamhour Na Ethernet não comutada, apenas um computador pode transmitir de cada vez. ESCUTANDO ESCUTANDO A B C quadros na fila de espera Edgard Jamhour O tempo de propagação entre as estações afeta a taxa de ocupação máxima da rede. tempo para o sinal ir de A para B A T t A TRANSMITE A RECEBE L = distância B B RECEBE to to+ t B TRANSMITE to+ T+ t Edgard Jamhour A capacidade de uso do meio diminui com a distância e com a velocidade da rede. • Tamanho mínimo do quadro Ethernet definido por norma – 64 bytes • Velocidade de propagação do sinal elétrico no cobre: – 200 000 Km/s eficiência 1 Eficiência = T/(T+t) Eficiência: 10Mbps X 200m = 98% Eficiência: 100Mbps X 200m = 83,6% Eficiência: 100Mbits X 800 m = 56,1% … Eficiência: 100Mbits X 2000 m = 33,9% 0 distância Edgard Jamhour Mesmo com os computadores escutando o meio antes de transmitir, existe a possibilidade de colisão. A A TRANSMITE t RECEBIDO DE B COLISÃO DETECTADA POR A B t RECEBIDO DE A B TRANSMITE COLISÃO DETECTADA POR B t= to t= t1 t= to+t t= t1+t Edgard Jamhour Exemplo • Tamanho mínimo do quadro Ethernet definido por norma – 64 bytes • Velocidade de propagação do sinal elétrico no cobre: – 200 000 Km/s eficiência 1 0 Eficiência = 1/(1 + 6,44 t/T) Eficiência: 10Mbps X 200m = 88,8% Eficiência: 100Mbps X 200m = 44,3% Eficiência: 100Mbits X 800 m = 16,6% distância Edgard Jamhour Hubs ou concentradores são dispositivos que simulam internamente a construção dos barramentos físicos. hub 1 C A C A A 3 2 C A B C Edgard Jamhour A utilização de switches permite colocar o Ethernet em modo comutado. Estado inicial switch 1 (2) (1) C A 3 2 C A (2) ... C A PORTA COMPUTADOR ... ... Após a transmissão de A A B C PORTA COMPUTADOR 1 A Após a transmissão de C switch 1 (4) A C 3 2 ... (3) A B A C PORTA COMPUTADOR 1 3 A C ... C Edgard Jamhour Cada porta do switch define um domínio de colisão. Isto é, só é possível haver colisão entre os computadores conectados a uma mesma porta. switch 2 1 3 Tabela de Encaminhamento hub hub A B C D E F PORTA COMPUTADOR 1 2 3 A,B,C D,E,F G G Edgard Jamhour Apesar de melhorar significativamente o desempenho da rede, os Switches ainda apresentam limitação de escala. switch 1 2 3 4 5 Switch 1 A B C switch 1 2 D 3 E 5 4 Switch 2 F switch 1 2 3 5 4 Switch 3 G H I PORTA COMPUTADOR 1 2 3 4 D,E,F,G,H,I A B C PORTA COMPUTADOR 1 2 3 4 5 A,B,C D E F G,H,I PORTA COMPUTADOR 2 3 4 5 G H I A,B,C,D,E,F Edgard Jamhour A redes WAN (Wide Area Networks) utilizam uma tecnologia de transmissão que permite interligar um número ilimitado de comutadores em distâncias arbitrariamente grandes. rede 1 rede 2 LAN switch LAN 1 Roteador 1 2 1 Roteador 2 WAN 3 2 switch 3 3 2 Roteador 3 rede 3 LAN Tabela de Roteamento 1 switch LAN Rede PORTA Rede 3 Rede 1 Rede 2 1 2 3 Outros Dados ..... Edgard Jamhour Os endereços IP possuem 32 bits, isto é, 4 bytes, representados em notação decimal pontuada. 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 2726252423222120 10000000 00001010 00000010 00011110 27=128 23+21=10 21=2 128.10.2.30 notação binária 24+23+22+21=30 notação decimal pontuada Edgard Jamhour Os pacotes são transportados no interior dos quadros. QUADRO PACOTE DESTINO ORIGEM ORIGEM DESTINO DADOS CRC ENDEREÇO DE REDE: definidos pelo IP ENDEREÇO FÍSICO: definidos pelo Ethernet Edgard Jamhour O agrupamento de computadores em rede permite reduzir a quantidade de informações na memória do roteador. REDE 200.0.0.0/8 se 200... envie para x se 210 ... envie para y SWITCH A B c X Z 200.0.0.1 200.0.0.2 200.0.0.3 REDE 210.0.0.0/8 M Y SWITCH Z D E 66.1.2.3 210.0.0.2 F E 210.0.0.1 M Y 66.1.2.3 210.0.0.2 210.0.0.3 210.0.0.4 Edgard Jamhour 200.17.106.x QUADRO E PACOTE O QUADRO MUDA DE ACORDO COM O MEIO FÍSICO O PACOTE É SEMPRE O MESMO LAN 1 200.0.0.0/8 LAN 2 210.0.0.0/8 1 2 ENLACE PONTO-A-PONTO REDE LOCAL TOKEN-RING REDE LOCAL ETHERNET 200.17.176.x Edgard Jamhour TCP e UDP Computador 1 Process o A Computador 2 Processo Process o Processo Porta 1024 Porta Porta TCP Processo B Porta 80 Porta Porta TCP UDP Processo UDP Endereço IP Endereço IP IP IP End. Físico End. Físico Ethernet Ethernet barramento 1024 80 Mensagem Edgard Jamhour As portas são endereços usados pelos protocolos TCP e UDP. As portas bem conhecidas são mapeadas em aplicações padronizadas pela IANA (Internet Assigned Number Authority) 0 PORTAS BEM CONHECIDAS 1023 1024 PORTAS REGISTRADAS 49151 49152 PORTAS DINÂMICAS OU PRIVADAS 65535 Edgard Jamhour QUADRO, PACOTE E TCP/UDP PDU QUADRO PACOTE TCP/UDP PDU destino origem ENDEREÇOS FÍSICO origem destino protocolo ENDEREÇOS IP origem destino dados crc PORTAS (ENDEREÇOS DE PROCESSOS) Edgard Jamhour O protocolo de aplicação define um conjunto de mensagens padronizadas que permite que clientes e servidores de fabricante diferentes se comuniquem. mail from: <...> 250 ok rcpt to: <...> 250 ok data 354 End data with <CR><LF>.<CR><LF> servidor email cliente email dados <CR><LF>.<CR><LF> destino origem origem destino protocolo origem destino protocolo de aplicação dados crc Edgard Jamhour O Ethernet não é considerado parte da arquitetura TCP/IP. DADOS Aplicação Camada de Aplicação HTTP, FTP, SMTP, etc Seqüência de empacotamento aplicação Camada de Transporte TCP, UDP transporte S.O. pacote Camada de Rede IP Placa de rede Ethernet quadro Edgard Jamhour O Open Systems Interconnection Model (OSI) é um modelo que permite classificar protocolos e equipamentos. Aplicação 7 Mensagens padronizadas. Dispositivo de Rede: Gateway de Aplicação (Proxy) Apresentação 6 Representação de dados independente da plataforma. Sessão Transporte Rede Enlace de Dados Física 5 Comunicação com controle de estado. Comunicação entre processos. 4 Dispositivo de Rede: Não há 3 Roteamento dos pacotes através de redes diferentes Dispositivo de Rede: Roteador Empacotamento de dados em quadros dentro da rede. 2 Dispositivo de Rede: Ponte, Switch 1 Transmissão de bits através do meio físico. Dispositivo de Rede: Repetidor, Hub Edgard Jamhour processo transmissor 7 6 5 4 7 processo receptor dados dados dados APDU 6 7 dados 5 6 7 dados 4 5 6 7 dados 6 7 dados 5 6 7 dados 5 4 5 6 7 dados 4 3 4 5 6 7 dados 3 4 5 6 7 dados 5 6 PPDU SPDU dados 7 7 TPDU 6 pacote 3 3 4 5 6 7 dados NPDU quadro 2 1 2 3 4 5 6 7 dados 1 2 3 4 5 6 7 2 dados DL-PDU E 1 2 1 2 3 3 4 7 dados E 2 2 1 1 0 1 0 0 1 0 0 ... Edgard Jamhour Camadas do Modelo OSI HTTP, FTP, SMB, SMTP, POP3, IMAP4, DNS, NetBIOS, DHCP, EDI, BitTorrent, etc TCP, UDP, SPX, NetBEUI IP, IPX, ARP Aplicação 7 Apresentação 6 Sessão 5 Transporte 4 Rede 3 2.5 Ethernet, WiFi, PPP, HDLC, TokenRing, Frame-Relay, etc. USB, RS-232, BlueTooth, Modem, etc. Enlace de Dados 2 Física 1 ATM, MPLS Edgard Jamhour Conclusão • Distinção entre LAN e WAN • Arquitetura TCP/IP • Modelo em Camadas Edgard Jamhour