portas

Modelo em Camadas
Arquitetura TCP/IP/Ethernet
Edgard Jamhour
LAN – LOCAL AREA NETWORKS
• A Ethernet não-comutada baseia-se no princípio de
comunicação com broadcast físico.
meio compartilhado ou barramento
B
A
.
DADOS
A
CRC
B
C
quadro
Edgard Jamhour
QUADRO
• 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
Ethernet não-Comutada
ESCUTANDO
ESCUTANDO
A
B
C
quadros na fila de espera
Edgard Jamhour
EFEITO DA DISTÂNCIA
• 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
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
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
Colisão
• 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
• 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
Ethernet Comutada
• 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
Domínios de Colisão
• 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
Cascateamento de Switches
• 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
WAN
• 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
Endereços IP
• 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
QUADRO E PACOTE
• 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
Endereço de Rede
• 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
PORTAS
• Utilizadas no TCP e no UDP
– Portas são números inteiros de 16 bits
– Padronização do 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
Protocolo de Aplicação
• O protocolo de aplicação define, geralmente, 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
Pilha TCP/IP
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
OSI - Open Systems Interconnection Model
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