Query “labhost.bnr.ca.us” - Redes de Computadores e aplicações

Internet
Evolução, protocolos e serviços
Liane Tarouco
1
Internet
 Arquitetura TCP/P = Arquitetura Internet
 ARPANET iniciou em 1968
 ARPA-Advanced Research Projects Agency dos Estados Unidos
 Incluia no início Estados Unidos e alguns pontos da Inglaterra
e na Noruega
 Funcionava como um laboratório onde conceitos em rede eram
testados
 1983 --> 82 nodos intermediários e
um número desconhecido de computadores
2
Evolução da ARPANET
Era
uma rede privada governamental
Na metade da década de 80, o DoD Estados Unidos,
decidiu separar uma rede para seu uso, a MILNET,
continuando a ARPANET como a rede experimental que
também servia para como backbone para todas as
redes acadêmicas das Univer-sidades e outras
instituições de pesquisa serem interconectadas.
•Na segunda metade da década de 1980, a NSF-National
Science Foundation começou a implantar uma rede de
supercomputadores denominada NSFNET que tornou-se
o backbone para a interconexão das redes.

A ARPANET evoluiu e passou a ser mais do que
uma rede, resultando no que passou a ser
denominada INTERNET, interconexão de redes.

3
A Internet hoje
 Atualmente, participam da
INTERNET entidades de ensino
e pesquisa, governamentais e
empresas privadas, de todos os
países
4
Política de uso aceitável em
backbones acadêmicos
 I.a) Comunicação com pesquisadores e educadores de outros
paises, desde que exista reciprocidade para os pesquisadores e
educadores dos Estados Unidos no uso das redes estrangeiras
por onde acessam a NSFNET
 I.b) Comunicação e intercâmbio para o desenvolvimento
profissional para manter atualização ou para debater assuntos
em qualquer área do conhecimento
 I.c) Uso por associações universitarias, sociedades normativas,
conselhos governamentais ou atividades de padronização
relativas a pesquisa ou atividades de ensino.
5
Tráfego aceitável
 I.e) Quaisquer outras comunicações administrativas de
suporte ao ensino e a pesquisa.
 I.f) Anúncios de novos produtos ou serviços para uso em
ensino e pesquisa, sem admitir-se publicidade de qualquer
tipo
 I.g) Qualquer tráfego originador de uma rede ou
outra
agência membro do Conselho de Redes Federal, se o
tráfego esta de acordo com o que é aceitavel para aquela
agência
6
Nao é aceitável na
Internet
II.A) Uso para atividades com fins
lucrativos ou uso por instituições
com fins lucrativos para fins que não os
definidos como aceitáveis

II.b) Uso extensivo para assuntos
privados ou pessoais.

7
A Internet hoje ...

Backbones nacionais
 A maioria das conexões entre países é estabelecida via
Estados Unidos
 Qualquer velocidade pode ser usada nas conexões pois a
arquitetura se adapta a uma gama muito grande de
infraestruturas de comunicações.
 A INTERNET atualmente não mais pertence a qualquer
entidade e resulta da cooperação de todos.
 As organizações integrantes da INTERNET são
administrativamente independentes
 Não existe um ponto central que a controle
8
Administração da Internet
 Comitê responsável pela definição dos padrões a serem
usados.
 IAB-Internet Architecture Board, com uma
composição internacional
 A documentação dos protocolos definidos para uso na
rede : RFC-Request for Comments, depositados
SRI-Stanford Research International
no
 NIC- Network Information Center do SRI
9
Integração à Internet
 Para integrar-se a INTERNET, é preciso:
- providenciar numa forma de transmissão até o nó
INTERNET mais próximo
- contactar quem tem a delegação local para registrar
usuários para solicitar um endereço IP e registrar o domínio
- implantar na sua máquina o conjunto de protocolos inerentes
à arquitetura INTERNET
10
A arquitetura Internet
 A geração atual de protocolos usados na INTERNET é
baseada primariamente em:
-Um serviço de transporte orientado à conexão, provido
pelo protocolo de controle de transmissão TCP
(Transmission Control Program)
- Um serviço de rede não-orientado à conexão, provido
pelo protocolo Internet IP (Internet Protocol)
11
Protocolos de aplicação Internet
Sobre a plataforma TCP/IP existem vários protocolos de aplicação:
 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) que permite um serviço de
recepção-armazenamento e envio de mensagens eletrônicas
 FTP (File Transfer Protocol) que permite a transferência de
arquivos
 TELNET que viabiliza os serviços de terminal virtual
12
 DNS (Domain Name System) que proporciona o mapeamento
IP - Internet Protocol
 Baseado em datagrama
 Gateways entre sub-redes diferentes
 Se o destinatário de um pacote está
na mesma sub-rede do originador, os
dados vão diretamente para aquele
equipamento.
 Se o destinatário está numa sub-rede
13
Encapsulamento do datagrama IP
 O datagrama IP é encapsulado num quadro para
ser enviado pelo meio de transmissão até a
máquina destinatária
 O remetente precisa saber qual endereço (nível 2)
colocar no cabeçalho do quadro
 O remetente precisa, portanto ter uma tabela que
indique qual endereço de nível de enlace
corresponde a um dado endereço IP.
 Esta informação é aprendida dinamicamente
14
Endereçamento
 Endereço composto por 32 bits
 Obedecem a uma subdivisão que indica a rede e o computador
 Tipos de endereços:
Classe de endereço Bits para rede
Bits para Computador
A
7
24
B
14
16
C
21
8
15
Visualização dos endereços IP
Para fins de impressão e visualização, os
endereços costumam ser representados, como
uma quadra de números que representam cada
um dos octetos integrantes do endereço IP,
separados por um ponto.
Notação decimal pontuada
Ex.: 143.54.1.7
16
Endereços e máscaras
 Um endereço IP é composto por 32 bits dos quais os
primeiros 8, 16 ou 24 (dependendo da classe de endereço)
indicam a rede.
 Os bits restantes podem ser subdivididos
 Endereço classe C
110
endereço de rede
netid
subrede
hostid
•O número de bits usados para representar a sub-rede pode
ser escolhido
•Não devem ser usados para endereço de host os valores
000...
ou 111... pois são usados para broadcast (difusão)
17
Máscara para indicar o comprimento do
campo hostid
 A máscara é um conjunto de 32 bits em que as posições
correspondentes aos endereços de rede e de sub-rede são
1111111111111111 e os demais bits (correspondentes ao hostid)
são 0000000
 Exemplo: Endereços na UFRGS usam somente o último octeto
para representar o hostid portanto, a máscara é:
255.255.255.0
 Na Rede TCHE, onde se usa em certos casos 5 bits para indicar
a sub-rede, a máscara fica:
255.255.255.248
11111111.111111111.111111111.11111000
18
Tabelas de roteamento
 Os endereços de rede e sub-rede são usados nas
tabelas de roteamento
cada rede (e sub-rede) conhecida haverá
pelo menos uma rota (passando por um gateway
(como era antigamente denominado)
 Para
 Roteadores
trocam informações de roteamento
entre si
 Máscaras
também são informadas
19
Roteador
sub-rede 200.17.63.224
sub-rede
200.9.0.252
11100000
11111100
Rede TCHÊ
20
Como reconhecer a classe de um
endereço
 O primeiro algarismo (Y.X.X.X) indica a classe:
Classe A
Y< = 127
25.12.34.120
Classe B 128 <= Y < = 191
143.54.1.20
Classe C
192 < =Y < = 207
200.17.63.228
21
Quantos endereços IP pode ter um host?
 Tantos quantas foram suas interfaces de comunicação
LAN ou WAN
 Cada interface pode ter um endereço IP diferente
 Os diferentes endereços IP pertencerão a sub-redes
diferentes
 Este host poderá funcionar como um roteador IP
 Mais de um endereço IP pode ser atribuído a um
mesmo interface
22
Endereços especiais
 127.hostid
Este endereço é conhecido como localhost ou loopback address.
Os dados enviados para este endereço não são remetidos para a
rede mas passam pela pilha de protocolo e retornam. Toda a rede
127 é reservada para este fim
 netid.255
Todos os hosts daquela rede
Exemplo: 143.54.255.255
 netid.0 -->
Este host
 0.hostid -->
Aquele host nesta rede
23
Formato do datagrama IP
Version HLen Type of Service
Identification
Time to Live
Protocol
Total Length
Flags
Fragment Offset
Header Checksum
Source Address
24
Campos datagrama IP
Version indica qual versão do IP esta sendo usada no
datagrama.
HLen: Comprimento do cabeçalho expressa o
comprimento em palavras de 32 bits.
Tipo de serviço contem um parâmetro descrevendo a
qualidade do serviço para este datagrama. Na versão 4
do protocolo este parâmetro tem a seguinte estrutura:
Precedência (3 bits) - a prioridade deste datagrama
Retardo (1 bit) - normal ou baixa
Throughput (1 bit) - normal ou alto
25
Campos datagrama IP (cont)
Comprimento total é o comprimento do segmento, medido
em octetos, incluindo cabeçalho e dados.
Identificação é um campo usado para correlacionar os
segmentos de um datagrama.
Flag é um campo de 3 bits que contem uma indicação de nãosegmentação ou um de que há mais segmentos subsequentes.
Posição indica a posição do segmento em relação ao inicio
dos dados existentes no datagrama original.
Tempo de existência (Time to Live) varia de 0 a 255 seg e indica
o tempo máximo de trânsito de um datagrama. Cada gateway
na Internet reduz este tempo de 1 seg ou do tempo decorrido
26
Campos datagrama IP (cont)
Checksum do cabeçalho e o complemento para 1 da soma
de todas as palavras de 16 bits no cabecalho, não incluindo
o proprio checksum.
Originador e Destinatario sao enderecos de 32 bits.
Cada endereco Internet começa com um endereço de subrede (8 bits) e um endereço local (24 bits).
Opções é um campo de comprimento variável para uso entre
as sub-redes participantes. Neste campo podem ser
incluidas informações tais como: classificação em termos de
segurança ou horário (time stamp).
Enchimento (Padding) é usado para completar o campo
Opções para formar 32 bits.
27
Mapeamento de endereços
Nome: penta
Número IP: 143.54.1.20
Endereço Ethernet: 09:00:2B:........
Para que uma máquina possa se comunicar com outra, precisa
ser capaz de mapear nomes em endereços
28
Mapeamento de endereços físicos em
endereços Internet
 Tabela estática
preenchimento manual
 Resolução de endereço
descoberta
protocolo ARP-Adress Resolution Protocol
pedido enviado por broadcast (fornece IP e quer
Ethernet, por exemplo)
resposta armazenada numa cache
29
Protocolos ARP e RARP
 Mensagens encapsuladas num datagrama IP
 ARP: dado um endereço IP obter o correspondente
endereço Ethernet para poder enviar um datagrama
 RARP: Uma estação diskless tem apenas seu
endereço Ethernet quando da boot e precisa ser
informada sobre o endereço IP que ela deve usar
30
Exemplo
penta% arp -a
vortex (143.54.1.7) at aa:0:4:0:c3:b9
tchepoa (143.54.1.9) at 0:0:c:3:26:3
penta% ping asterix
asterix.ufrgs.br is alive
penta% arp -a
darwin (143.54.1.176) at 8:0:20:10:ad:72
vortex (143.54.1.7) at aa:0:4:0:c3:b9
asterix.ufrgs.br (143.54.1.8) at 0:0:92:80:2f:be
tchepoa (143.54.1.9) at 0:0:c:3:26:3
31
Reverse ARP
 Quando é necessário descobrir o endereço IP para uma
máquina diskless pode ser usado o protocolo RARP
(Reverse Address Resolution Protocol)
 Analogia: É como quando algúem viaja com seu celular e ao
chegar em outra cidade o aparelho pergunta para a central
local
-“Qual o número que eu devo usar por aqui?”
Alguma central responde: “É 99991111”
 RARP é enviado em broadcast
32
Mensagens de controle
 O protocolo ICMP também é encapsulado nos
datagramas IP e é usado quando ocorrem alguns
problemas ou para teste.
 Alguns comandos podem ser estimulados por
programas utilitários, como o ping
penta% ping asterix
asterix.ufrgs.br is alive
33
ICMP-Internet Control Message Protocol
O campo protocolo de um datagrama IP contem o valor 1
Diversos tipos de mensagens de controle
Destinatario não pode ser alcançado
Tempo excedido
Parâmetro com problema
Dispositivo refreando (Source quench)
Redirecionamento
Eco/resposta do eco
Hora/resposta com hora
Pedido/resposta de informação
Pedido/resposta máscara de endereço
34
Mapeamento de nomes em endereços
Internet
 Os computadores conectados à rede recebem nomes
penta.ufrgs.br
tchepoa
nic.ddn.mil
 O mapeamento dos nomes para os endereços Internet pode ser
feitos de várias maneiras:
- manualmente preenchendo uma tabela
/etc/hosts
35
Mapeamento de nomes em IP
DNS Domain Name System
 Máquinas são organizadas em grupos lógicos denominados
domínios
 Cada domínio tem um servidor mestre que armazena todos
os dados
 Servidores escravos podem opcionalmente conter cópias
dos dados
 Clientes consultam os servidores para obter o mapeamento
 Cada novo host adicionado na rede é registrado no servidor
 requer arquivos de configuração e deamons especiais
36
Mapeamento de nomes em IP
DNS-Domain Name System
prove um sistema hierárquico global de nomeação
sistema totalmente distribuído
cada servidor mestre contem toda a informação
concernente a seu domínio
Pode-se consultar o DNS usando o utilitário nslookup
em ambiente UNIX
37
Exemplos
penta% nslookup
Default Server: vortex.ufrgs.br
Address: 143.54.1.7
> penta
Server: vortex.ufrgs.br
Address: 143.54.1.7
Name: penta.ufrgs.br
Address: 143.54.1.20
> bugiu
Server: vortex.ufrgs.br
Address: 143.54.1.7
*** vortex.ufrgs.br can't find bugiu: Non-existent domain
Address: 143.54.2.20
38
> bugiu.inf.ufrgs.br
Server: vortex.ufrgs.br
Address: 143.54.1.7
*** No address information is available for bugiu.inf.ufrgs.br
> bugio.inf.ufrgs.br
Server: vortex.ufrgs.br
Address: 143.54.1.7
Name: bugio.inf.ufrgs.br
Address: 143.54.10.3
39
> 143.54.2.6
Name: tripoli.if.ufrgs.br
Address: 143.54.2.6
> fapq.fapesp.br
Server: vortex.ufrgs.br
Address: 143.54.1.7
Non-authoritative answer:
Name: fapq.fapesp.br
Address: 143.108.10.2
40
Mapeamento de nomes em IP
A tradução de nomes em números IP pode ser invocada
automaticamente quando um programa faz referência a um
nome. Isto é função do name resolver
Se um sistema não tiver um name resolver, precisa ter uma
tabela de hosts (host table) para consultar
Pode existir um sistema que tenha host table (para os nomes
locais mais usados) e name resolver (para os demais)
41
Domain Name Service (DNS)
(1) Name Query “Sun_Server”
TELNET
Sun_server
(2) Query Response “198.1.1.1”
(3) Connection
Servidor
de nomes
11000
1
198.1.1.2
Resolvedor
de DNS
198.1.1.1
101010
Banco de dados contendo
o mapeamento para
Sun_Server 198.1.1.1
 Prove um serviço de conversão de nomes em endereços Ip para
TCP/IP.
 Três componentes
 Um servidor de nomes
 um resolvedor de nomes
 banco de dados
42
Estrutura do DNS
 Estrutura hiarárquica
 Cada nível prove definições adicionais
 Cada ramo é denominado um nível (63 caracteres de
comprimento)
 O registro Internet provê unicidade nos nomes
 Um domínio é atribuído e pode ser posteriormente definido no43
local onde é usado
Componentes do DNS
 Domain Name Space e registros de recursos
 Servidores de nome
 Resolvedores
44
Estrutura dos Domínios
Root Server
com
.firm
edu
.arts
com
.nom
gov
.rec
mil
.info
net
.web
.store
Outros top-level domains (TLDs) tem sido propostos e adotados
pelos ccTLD (Country code Top Level Domain)
No Brasil o registro no domínio .br é feito pela FAPESP por delegação
do Conitê Gestor Internet/BR
http://www.cg.org.br
45
Servidores de nome
graydon.com
Upstream name
server for other domains
vax.
mail.
host.
Database file
marketing zone
vax 192.32.1.15
mail MX vax
host 192.32.1.17
.marketing.graydon.com
.engineering.graydon.com
engineering zone
hr zone
.hr.graydon.com
manufacturing zone
.manufacturing.graydon.com
46
Name Servers (continued)
Query “labhost.bnr.ca.us”
Root server
Referral to us server
Consulta
“labhost.bnr.ca.us”
Query “labhost.bnr.ca.us”
.us server
Referral to ca.us server
Name Server
Endereço IP de
“labhost.bnr.ca.us”
Query “labhost.bnr.ca.us”
.ca.us server
Referral to bnr.ca.us server
Query “labhost.bnr.ca.us”
bnr.ca.us server
IP address of “labhost.bnr.ca.us”
47
Tipo de funções de consulta
Query “Host”
Response “Can’t find it”
Query “Host.jj.com”
Root server
Name Server
Response “IP Address”
jj.com
 Dois tipos de consultas: recursiva e iterativa.
 Recursão significa que o servidor deve encontrar a resposta
ou retornar um código de erro
 O resolvedor é um exemplo de consulta recursiva
 Iteração permite ao servidor retornar a melhor informação
conhecida
 Servidores são exemplos tanto de recursão quanto de iteração48
Examplo de banco de dados DNS
 Registros no bando de dados incluem:
 A–endereço IP de hosts
 PTR–nome do domínio do host
 CNAME–nome canônico do host, host identificado por um
outro nome de domínio
 MX–intercambiador de correio eletrònico
 NS–servidores de nome
 SOA–Indica autoridade para o domínio
 TXT–registro com texto genérico
 SRV–registro de localização de serviço
 RP–nome textual da pessoa responsável pelo DNS do domínio
49
SOA Record
Authoritative for domain
Naugle.com
1567
18000
3600
604800
86400)
IN
Name server for domain
SOA
ns1.Naugle.com.
;Serial
;Refresh after five hours
;Retry after 1 hour
;Expire after one week
;Minimum TTL of 1 day
Information for the secondary server
Matt.NT1Server.Naugle.com
Person responsible
50
Name Server Records
 Naugle.com.
IN
NS
ns0.Naugle.com.
 Naugle.com.
IN
NS
ns1.Naugle.com.
 Naugle.com.
IN
NS
ns2.Naugle.com.
 Naugle.com.
IN
NS
ns3.Naugle.com.
 Naugle.com.
IN
NS
ns4.Naugle.com.
51
Address Records
LocalHost.Naugle.com. IN A 127.0.0.1
DatabaseServer.Naugle.com.
IN A 128.1.1.1
HRServer.Naugle.com. IN A 128.1.15.1
EngServer.Naugle.com. IN A 128.1.59.150
NS0.Naugle.com.
IN
A 128.1.1.2
NS1.Naugle.com.
IN
A 128.1.15.2
NS2.Naugle.com.
IN
A 128.1.16.190
NS3.Naugle.com.
IN
A 128.1.59.100
NS4.Naugle.com.
IN
A 128.1.59.101
;Aliases
NT1.Naugle.com. IN
CNAME DBServer.Naugle.com
NT2.Naugle.com. IN
CNAME HRServer.Naugle.com.
52
Mail Exchange Records (MX)
engineering.naugle.com.
IN MX
5
mail.naugle.com.
engineering.naugle.com.
IN MX
5
mail1.naugle.com.
engineering.naugle.com.
IN MX 10 mail2.naugle.com.
53
Usando o banco de dados
 nslookup <domain name> <IP Address>
 www.registro.br
 Pode ser usado para ver se um nome de domínio já está
atribuído
54
Comando WHOIS
 Possibilita obter mais informação sobre nomes de domínios,
redes etc
 “whois ascend.com” (without the quotes).
 Details Ascend.com domain such as:
 Administrative contact (who to call)
 Domain servers
 Can determine IP address blocks.
 WHOIS net 192.1
 BBN Corporation NETBLK-BBN-CNETBLK BBN-NCETBLK
192.1.0.0-192.1.255.255
55
Tutoriais on-line e livros
 http://penta.ufrgs.br/hometcp.htm
 http://penta.ufrgs.br/rc952/trab1/dns.html
 Tittel, Ed. Hudson, Kurt. Stewart, James. MCSE
Networking Essentials. Guia de certificação.
Editora Berkeley, Sâo Paulo, 1999
56