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Redes de Computadores © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Autoria Esta apresentação foi desenvolvida por Ricardo Campos, docente do Instituto Politécnico de Tomar. Encontra-se disponível na página web do autor no link Publications ao abrigo da seguinte licença: Mais detalhes em: http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/deed.pt O seu uso, de parte ou da totalidade, pressupõe a utilização da seguinte referência: Campos, Ricardo. (2014). Redes de Computadores. 84 slides. A sua disponibilização em formato PPT pode ser feita mediante solicitação (email: [email protected]) © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Bibliografia On-line Port Forwarding http://pplware.sapo.pt/networking/port-forwarding-no-router-da-meo-thomson-tg787/ Endereços Lógicos versus Endereços Físicos http://pplware.sapo.pt/networking/redes-%E2%80%93-sabe-o-que-sao-enderecosfisicos-e-enderecos-logicos/ Ferramentas para Exploração de Redes http://pplware.sapo.pt/category/windows/software/redes/ Equipamentos de Redes http://faqinformatica.com/diferencas-hub-switch-bridge-router/ http://pplware.sapo.pt/networking/saiba-como-funciona-os-hubs-switchs-e-routers/ © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Definição Vários computadores ligados entre si, por meios electrónicos, permitindo aos utilizadores a troca de dados e a partilha de equipamentos e recursos (aplicações, ferramentas de comunicação, bases de dados, impressoras...) Ao nível dos meios físicos (hardware) uma rede é constituída por: • Computadores • Periféricos (Impressoras, etc…) • Meios físicos de transmissão • Dispositivos de ligação dos computadores à rede (placas de rede ethernet, etc…) © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Equipamentos - Hub • HUB (concentrador): Os hubs são usados para ligar os vários dispositivos que compõem uma rede (computadores, impressoras ou outros dispositivos). Um hub envia mesma informação para todos os dispositivos de rede. São perfeitamente viáveis para redes pequenas, no entanto, nas redes em que o tráfego seja intenso é altamente aconselhável substituir o hub por um switch. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Equipamentos - Hub Extraído de http://pplware.sapo.pt/networking/saiba-como-funciona-os-hubs-switchs-e-routers/ Considere o seguinte cenário com 4 PC’s e um único HUB. Todos os PCs têm a mesma máscara 255.255.255.0 e não têm configurado qualquer gateway pois estão todos na mesma rede. Os pc’s têm a seguinte configuração: : PC A: 192.168.0.1 PC B: 192.168.0.2 PC C: 192.168.0.3 PC D: 192.168.0.4 Para verificar como o HUB se comporta, vamos realizar um ping (recorrer ao protocolo ICMP) entre o PC com o IP: 192.168.0.1 e PC com o IP 192.168.0.2. http://videos.sapo.pt/stgJhWD0bLKDioP64JSP#share © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Equipamentos - Hub O pacote vai partir do PC A, vai ao HUB e depois o HUB envia essa informação para todas as suas portas, exceto por aquela que recebeu. O PC B vai responder a esse pedido já que a informação é para si, e todos os outros vão descartar essa informação. Quando a resposta ao pedido chega novamente ao HUB, ele vai fazer exatamente o mesmo (enviar por todas as portas, exceto por aquela que recebeu). Isto acontecerá sempre que haja uma transmissão entre duas máquinas. Nesse sentido, alguns administradores designam o HUB de um equipamento burro uma vez que este não consegue nem tem funcionalidades para guardar informação relativamente às máquinas (com base no Mac Address) que tem em cada porta, ao contrário do que acontece com os switchs. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Equipamentos - Switch • SWITCH (comutador): Tal como o hub, o switch liga vários segmentos de uma rede, mas com uma diferença deveras importante: enquanto um hub distribui a informação por todas as portas simultaneamente, o switch estabelece uma ligação direta entre o dispositivo transmissor e o dispositivo recetor. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Equipamentos - Switch Extraído de http://pplware.sapo.pt/networking/saiba-como-funciona-os-hubs-switchs-e-routers/ Numa primeira fase (antes do switch saber quem tem ligado a ele), quando um switch recebe informação numa determinada porta, transmite esse mesma informação por todas as outras portas, exceto por aquela que recebeu essa informação. No entanto, ao contrário dos Hubs, os switchs registam o endereço MAC dos dispositivos que estão ligados a cada porta do equipamento. Sempre que um equipamento envia uma frame, o switch analisa o endereço MAC de destino e comuta a frame para a porta onde se encontra a máquina de destino. Desta forma, numa rede Ethernet, o switch não necessita de propagar a informação por todas as portas, sendo esta diretamente enviada (com base na informação da tabela MAC do switch) para a máquina de destino. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Equipamentos - Switch Considere o seguinte cenário com 4 PC’s e um único switch. Todos os PCs têm a mesma máscara 255.255.255.0 e não têm configurado qualquer gateway pois estão todos na mesma rede. Os pc’s têm a seguinte configuração: PC A: 192.168.0.1 PC B: 192.168.0.2 PC C: 192.168.0.3 PC D: 192.168.0.4 Para verificar como o HUB se comporta, vamos realizar um ping (recorrer ao protocolo ICMP) entre o PC com o IP: 192.168.0.1 e PC com o IP 192.168.0.2. http://videos.sapo.pt/VYhtghys6bwAPaZYhPpn#share © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Equipamentos - Switch Como podemos ver pela demonstração anterior, inicialmente o switch não tem qualquer informação sobre quem está ligado as suas portas. Quando o PC A envia uma informação para o PC B, o switch não sabe onde se encontra o PC B e envia essa informação por todas as portas excepto por aquela que recebem. O PC B “informa” que a informação é para si e o switch regista o endereço MAC das máquinas A e B e as respetivas portas onde se encontram ligadas. Numa próxima vez, se o PC A pretender comunicar com o PC B (ou vice-versa), o switch já sabe por que porta tem de enviar a informação. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Equipamentos - Router • Router (encaminhador): Equipamento usado para fazer a comunicação entre diferentes redes de computadores (possivelmente distantes entre si) garantindo que os pacotes de mensagens são dirigidos aos respetivos endereços. Determina qual a próxima rede, para a qual o conjunto de dados tem de ser transmitido, com o objetivo de chegar a um determinado destino. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Equipamentos - Router Extraído de http://pplware.sapo.pt/networking/saiba-como-funciona-os-hubs-switchs-e-routers/ © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] PC A Endereço IP: 192.168.1.1 Máscara: 255.255.255.0 Gateway: 192.168.1.254 PC D Endereço IP: 192.168.2.1 Máscara: 255.255.255.0 Gateway: 192.168.2.254 PC B Endereço IP: 192.168.1.2 Máscara: 255.255.255.0 Gateway: 192.168.1.254 PC C Endereço IP: 192.168.2.2 Máscara: 255.255.255.0 Gateway: 192.168.2.254 Redes de Computadores Equipamentos - Router Se o PC A pretender comunicar com o PC B, como os dois pertencem à mesma rede estando assim no mesmo domínio de broadcast, a comunicação é simplesmente feita via switch. Agora vamos considerar que o PC B quer comunicar com o PC D. Partindo do principio que os switchs e router já conhecem os Mac Adresses dos equipamentos da rede. Vamos ver como se processa a comunicação entre os dispositivos: http://videos.sapo.pt/vihsVg09UjSS65ituyrZ#share © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Equipamentos - Router Como vimos pelo vídeo anterior, quando o PC B com o IP.192.168.1.1 quer comunicar com o PC D (IP.192.168.2.2) que está numa outra rede, a informação segue para o gateway respectivo (que não é nada mais que uma interface no router) e em seguida o router, com base na sua tabela de encaminhamento, encaminha os pacotes para a rede de destino. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Equipamentos • Repetidores: Equipamentos usados para ampliar o sinal enviado, atribuindo-lhe uma nova força para que este chegue ao destino • HUB / SWITCH: De forma rápida, o hub-switch pode ser definido como um “hub chique”. O hub-switch recebeu esse nome por ser justamente um intermediário de ambos os equipamentos, sendo indicado para redes com menos de 24 computadores. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Vantagens • Partilha de recursos físicos da rede ou seja, hardware: Torna-se obviamente mais barato partilhar impressoras, scanners, etc… do que comprar uma para cada computador; • Partilha de software: através de uma rede é possível vários utilizadores acederem a um mesmo programa localizado num dos computadores da rede. Basta imaginar um supermercado cujas caixas registadoras estão ligadas em rede e com acesso a uma única base de dados, com o seu sotck permanentemente actualizado; • Economia de Recursos: um equipamento sem disco rígido de pouco serve, pelo menos aparentemente, pois se integrado numa rede, pode ser utilizado para aceder ao disco rígido do servidor • Partilha de dados/informação; • Comunicação; • Gestão de Cópias de Segurança; © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Meios físicos de comunicação Um meio físico de transmissão numa rede de computadores, é o canal de comunicação pelo qual os computadores enviam e recebem os sinais que codificam a informação. O mais usual é a utilização de um entre vários tipos de cabos existentes para o efeito. No entanto, também existem redes e sistemas de comunicação entre computadores que funcionam sem cabos, através da propagação de ondas no espaço – comunicação wireless ou sem fio. Na altura de escolher um cabo para uma rede deve ter-se em atenção o seguinte: Velocidade de transmissão pretendida Distância máxima entre as máquinas que pretendemos conectar Nível de ruído e interferências habituais na zona de instalação da rede. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Meios físicos de comunicação Assim, os meios físicos são normalmente divididos em dois grupos principais: Coaxiais Eléctricos De pares entrançados Ópticos Fibras ópticas Cabos Meios físicos de transmissão Ondas de Infravermelhos Ondas no espaço Bluetooth Ondas de Rádio Wi-Fi Wimax Ondas de Satélite © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Meios físicos de comunicação - Cabos Coaxial Utilizado nas redes locais é bastante durável mas não muito flexível, podendo transmitir até 10Mb/seg. Consiste num núcleo de cobre envolvido por um material isolante, por sua vez envolvido num revestimento de plástico. O núcleo é usado para transportar dados enquanto que o condutor externo serve como escudo e protege o primeiro de interferências externas. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Meios físicos de comunicação - Cabos De pares entrançados É um cabo com boas características de transmissão (até 1Gb/seg), de baixo custo, utilizado em redes locais e alargadas. Consistem em um ou vários pares de fios de cobre. Os 2 fios de cada par são entrançados em torno um do outro, com o objectivo de criar à sua volta um campo electromagnético que reduz a possibilidade de interferências de sinais externos. Um dos condutores transmite o sinal e o outro recebe. Estes cabos podem ainda pertencer a 2 outros grupos: • STP (Shielded Twisted Pair) • UTP (Unshielded Twisted Pair) O primeiro é usado em ambientes industriais onde existem grandes quantidades de fontes de interferências, reduzida por efeitos de blindagem. Por sua vez, o segundo é utilizado em ambientes onde as fontes de interferência não são tão comuns. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Meios físicos de comunicação - Cabos Fibras ópticas Este tipo de cabo, similar ao cabo coaxial é composto por um ou vários filamentos, muito finos, de vidro, rodeado por materiais isolantes e amortecedores de choque, com capacidade de transmissão a grande distância e a grande velocidade (1 Gbps). Não é afectado por interferências. O sinal transmitido a grandes distâncias é atenuado o que implica uma perda de amplitude ou intensidade do sinal, limitando a longitude do cabo. Os segmentos podem ser de até 2, 200 metros. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Meios físicos de comunicação - Cabos Tipos de Cabo Custo do Cabo Velocidade Distâncias Coaxial Médio Até 10Mb/seg Até 500 Mts STP (Blindado) Médio Até 1Gb/seg Até 100 Mts UTP (Não Blindado) O mais barato Até 1Gb/seg Até 100 Mts Fibra Óptica Elevado Até 1Gb/seg Até 2,2 Kms © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Meios físicos de comunicação – Ondas no Espaço Refere-se a sistemas de informação integrados num ambiente de trabalho via ligações sem fio, utilizando tecnologias como radio frequência (RF), infravermelho, microondas, laser, etc… Onda é a manifestação de um fenómeno físico no qual uma fonte perturbadora fornece energia a um sistema e essa energia desloca-se através de pontos desse sistema. Observemos a propagação de um impulso numa corda para melhor entendermos esse conceito: © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Meios físicos de comunicação – Ondas no Espaço Ondas de Infravermelhos As redes baseadas em infravermelhos ou lasers utilizam a mesma tecnologia usada em produtos como controles remotos de aparelhos de TV. Assim, estes raios infravermelhos podem ser usados para transmitir sinais digitais entre computadores exigindo que os mesmos se encontrem relativamente próximos uns dos outros, bem como a inexistência de obstruções físicas no espaço onde os sinais circulam. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Meios físicos de comunicação – Ondas no Espaço Ondas de Rádio Trata-se do mesmo tipo de ondas utilizadas nas transmissões de rádio. A constituição de redes baseadas em ondas de rádio implica a instalação de antenas ou dispositivos de emissão e recepção, que devem estar em linha de vista para transmitir e receber os sinais. O seu principal uso é interligar redes locais em diferentes prédios (conseguem ultrapassar pequenos obstáculos como por exemplo paredes finas), mas a partir de certa distância torna-se necessária a instalação de retro transmissores. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Meios físicos de comunicação – Ondas no Espaço Ondas de Satélite Os satélites utilizados para transmissão de dados sob a forma digital encontram-se situados em órbitas geostacionárias, em torno do equador, a cerca de 3040Km da superfícies terrestre. A comunicação com esses satélites implica antenas parabólicas, ou seja, dispositivos de transmissão capazes de efectuar uplinks (emissões da terra para o satélite) e downlinks (recepções do satélite para a terra). © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Dimensão da rede Uma rede de computadores pode ser de pequena dimensão (um exemplo simples é a partilha de uma impressora por dois computadores pessoais) ou de grande dimensão (dezenas ou centenas de computadores de vários tipos). Pode ser tão simples como dois computadores pessoais ligados por um cabo, ou complexa bastante que recorra a satélites, circuitos telefónicos especiais, fibras ópticas, etc... Tipos de redes segundo a abrangência geográfica: • LAN (Local Area Network) As redes locais são geralmente utilizadas para ligar computadores que distam entre si apenas algumas centenas de metros (entre vários departamentos dentro de um mesmo edifício, ou até entre edifícios adjacentes utilizando, por vezes, os cabos da rede telefónica). © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Dimensão da rede • WLAN As Wireless LAN (LANs sem fios) consolidaram-se como uma boa opção de rede local, onde exista necessidade de mobilidade dos pontos de rede e/ou existam dificuldades de implementação de cablagem. Tais máquinas podem ser usadas em qualquer lugar dentro de um prédio que possua uma wireless lan implementada; • MAN (Metropolitan Area Network) Abrange a extensão de vários prédios situados dentro de uma mesma região metropolitana; • WAN (Wide Area Network) Redes que permitem abranger extensões muito grandes como um país ou continente. São normalmente formadas por várias LANs (pequenas sub-redes); © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Topologia da rede (redes cableadas) Forma pela qual os vários componentes que compõem uma rede se interligam. A topologia abrange 3 campos: físico, eléctrico e lógico. Os 2 primeiros podem entenderse como a configuração da cablagem, mas quando se fala da configuração lógica, estáse a pensar na forma como a informação é tratada dentro da rede, como circula de um sítio para o outro, como as máquinas estão ligadas em termos de desenho, ou seja, em termos de estrutura: • Rede Linear/Barramento: onde as estações são ligadas a um barramento central único; • Anel: as estações são conectadas sequencialmente umas às outras, formando um caminho fechado em forma de anel; • Estrela: as estações estão conectadas a um nó central único. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Topologia da rede (redes cableadas) Rede Linear (BUS/Barramento) Rede em que há exactamente dois nós terminais, um número qualquer de nós intermédios e um só caminho entre cada dois nós (todos os nós da rede se encontram ligados uns aos outros numa linha). O desenho de rede linear é aparentemente simples reduzindo-se a um único cabo que se estende de um computador até ao seguinte. Os extremos do cabo terminam com uma resistência chamada terminador que para além de indicar que não existem mais estações de trabalho nos extremos, permite encerrar o bus. A Rede Linear utiliza a técnica de broadcasting, isto é, quando um nó envia uma transmissão, a mesma é enviada para todos os nós da rede em simultâneo, tendo cada nó que verificar se a informação lhe é destinada. Caso a informação tenha sido recebida sem anomalias é enviado um aviso de recepção ao nó emissor. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Topologia da rede (redes cableadas) Anel (Ring) Numa rede em anel os computadores estão ligados entre si através de um cabo em forma de circunferência (anel) e todas as estações de trabalho se conectam a esse anel. A informação passa de nó em nó através da circunferência. O percurso é único e singular. Cada nó verifica se a informação em causa lhe é destinada e processa-a. Caso contrário remete-a para o nó seguinte que efectua o mesmo procedimento até que seja encontrado o nó destino da transmissão. (Meio de acesso tipo ‘passagem de testemunho’). A estrutura em anel é, de certa forma, semelhante à estrutura linear, com a diferença de não existir final de linha. Trata-se de um loop infinito. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Topologia da rede (redes cableadas) Estrela (Star) O desenho em estrela é uma das primeiras configurações de rede e é cada vez mais utilizado. As principais características de uma rede em estrela são: Todas as estações de trabalho estão conectadas a um nó central (concentrador/hub) que funciona como sinaleiro em todas as transmissões efectuadas pelos restantes nós, formando uma estrela física Cada vez que se pretende estabelecer comunicação entre dois computadores, toda a informação transferida de um para o outro passa primeiro pelo nó central, ou seja, cada nó está directamente conectado ao nó central HUB © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Topologia da rede (redes cableadas) Tipo de Topologias Topologia Estrela Pontos Positivos Pontos Negativos . É mais tolerante a falhas, a falha de um PC não afecta os restantes . Fácil de acrescentar novos PC´s . Custo de instalação maior porque recebe mais cabos. . Se o ponto de centralização falha, a rede falha HUB . Gestão centralizada Topologia Anel . Razoavelmente fácil de instalar. . Requer menos cabos . Desempenho uniforme . Se uma estação pára todas param. . Os problemas são difíceis de isolar. Topologia Barrramento . Simples e fácil de instalar . Requer menos cabos . Fácil de ampliar . A rede fica mais lenta em períodos de uso intenso. . Os problemas são difíceis de isolar. hub hub © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Redes sem fios (Tecnologia Wi-Fi) • Cada vez mais banais; • Ausência de fios; • Podem ser usadas em combinação com LANs cableadas, onde os pontos que necessitam de mobilidade são ligados à rede pelo meio "wireless" e as estações fixas são ligadas à rede via cabo. • O formato mais generalizado para as redes sem fios actuais é o 802.11g. Especifica um interface de comunicação sem fios entre um cliente e uma estação base ou entre dois clientes; • Opera na frequência 2,4 GHz e suporta transmissões até 54Mbps; • Outros padrões: 802.11b (11Mbps); 802.11n (540Mbps, em 2008). © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Redes sem fios (Tecnologia Wi-Fi) Dois tipos de Rede: • Ad-hoc • Infra-estruturada; Uma rede Ad-Hoc é composta por estações dentro de um mesmo espaço que se comunicam entre si sem a ajuda de uma infra-estrutura. Qualquer estação pode estabelecer uma comunicação directa com outra estação. Já numa rede infra-estruturada, é utilizado um ponto de acesso que é responsável por quase toda a funcionalidade da rede. De modo a aumentar a cobertura e uma rede Infrastructure vários pontos de acesso podem ser interligados através de um backbone. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Redes sem fios (Tecnologia Wi-Fi) Equipamento © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Redes sem fios (Tecnologia Wi-Fi) O acesso à Web sem fios, a partir de pontos de acesso wireless, em locais públicos, como aeroportos e centros de conferência, é já uma realidade em muitos pontos de Portugal. A massificação destes pontos de acesso, faz com que zonas como o parque Expo ou o Centro Comercial do Colombo, sejam percorridos por inúmeros jovens que jogam em rede, ou por executivos que nas suas horas de almoço aproveitam para concluir negócios. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Redes sem fios (Tecnologia Wi-Fi) Sistemas cableados versus sistemas sem fios (tecnologia wi-fi): Vantagens wireless Menor custo de instalação e exploração, Maior rapidez de instalação e distribuição, Mobilidade total, Convergência tecnológica num futuro próximo Desvantagens wireless Menor imunidade a interferências e escutas, Aumento da energia electro-magnética com consequências para a saúde ainda desconhecidas, Menores larguras de banda actualmente disponíveis. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP Os computadores necessitam de um conjunto de regras para comunicarem eficientemente. Exemplo de um protocolo humano e de um protocolo de redes de computadores: © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP A camada n numa máquina "conversa" com a camada n de outra máquina. As regras utilizadas nesta conversação são colectivamente chamadas de protocolo de comunicação da camada n. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP A arquitectura TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) que possui apenas 4 camadas, surge da necessidade de interligar diferentes tipos de hardware e software. Desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, o TCP/IP designa dois protocolos que funcionando juntos permitem a transmissão de dados (sequências de bytes) através da Internet. Esquema de endereçamento universal; Fornece um conjunto de protocolos de aplicação orientados para as necessidades concretas e importantes dos utilizadores; © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP Telnet, FTP, SMTP, HTTP, DNS, etc… TCP IP Ethernet, FastEthernet, GigaEthernet RDIS,Redes sem Fios, etc.. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP O protocolo transfere a informação em pedaços (pacotes). A parte IP da norma designa qual o computador a que o pacote se destina. Os dados são enviados para outro computador que esteja uma etapa mais perto do computador de destino e assim sucessivamente. Cada vez que um pacote passa por um desses computadores ou router (computador que encaminha dados na rede), o TCP verifica se a informação contida no pacote se encontra intacta. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP IP É o principal protocolo da camada de rede da arquitectura TCP/IP; Os pacotes (designados por datagramas) gerados pelo IP contém os endereços IP do remetente e do destinatário; Os datagramas são lançados para a rede e seguem percursos variáveis determinados pelo estado da rede. São extintos se ao fim de um determinado tempo não atingirem o destino; O IP não garante aos protocolos da camada superior a entrega dos datagramas no respectivo destino nem que o fazem pela mesma ordem com que foram enviados © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP No âmbito das redes informáticas, quando falamos em endereço físico estamo-nos a referir ao endereço MAC (associado por exemplo a uma placa de rede) e quando falamos em endereço lógico é o endereço IP (configurado na placa de rede). Endereços Físicos O endereço MAC (Media Access Control) é definido como sendo um endereço físico de uma placa de rede. Os primeiros seis caracteres identificam o fabricante (ex. Intel, surecom, broadcom, etc) e os restantes seis identificam a placa em si (00-22-18-FB7A-12). O endereço MAC é único no mundo para cada placa de rede (apesar de existirem ferramentas que possibilitam a alteração do mesmo), e é mantido na memória ROM , sendo posteriormente essa informação copiada para a memória RAM aquando da inicialização da placa. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP Existem diversas formas de visualizar o MAC associado à placa de rede. É possível por exemplo aceder às propriedades da placa: © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP Endereços Lógicos Quando falamos em endereços na área das redes, é normal associarmos de imediato ao endereço IP configurado numa placa de rede. O endereço IP (versão 4) é um endereço lógico definido por 32 bits (4 octetos, 192.168.10.1) e identifica um dispositivo numa determinada rede. De modo a facilitar a escrita dos endereços IP, estes podem ser representados na forma decimal, que consiste em quatro números decimais de 0 a 255, separados por pontos, correspondendo cada número à representação decimal do byte correspondente do endereço IP. Exemplo: O seguinte endereço IP: 11000111 10000000 00010000 00100011 Pode ser representado na forma decimal: © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] 199.128.16.35 Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP Os endereços lógicos IPv6 (296 vezes o espaço de endereçamento do IPV4) são constituídos por 128 bits, sendo apresentados em 8 grupos de 4 dígitos hexadecimais separados por ‘:’ (por ex. 1234:5678:90AB:CDEF:FEDC:BA09:8765:4321). Relativamente a endereços IP, existem os endereços públicos e os endereços privados. A maioria dos endereços IP são públicos, permitindo assim que as nossas redes (ou pelo menos o nosso router que faz fronteira entre a nossa rede e a Internet) estejam acessíveis publicamente através da Internet, a partir de qualquer lado. Os endereços públicos são geridos por uma entidade reguladora, muita das vezes são pagos e permitem identificar univocamente uma máquina (PC, routers,etc) na Internet. O organismo que gere o espaço de endereçamento público (endereços IP “encaminháveis”) é a Internet Assigned Number Authority (IANA). © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP Os intervalos de endereços privados são: • de 10.0.0.0 a 10.255.255.255 • de 172.16.0.0 a 172.31.255.255 • de 192.168.0.0 a 192.168.255.255 Os endereços privados não nos permitem acesso directo à Internet. Esse acesso é possível mas é necessário recorrer a mecanismos de NAT (Network Address Translation) que traduzem o nosso endereço privado num endereço público. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP NAT (Network Address Translation) Cada computador que acede à Internet deve ter o protocolo TCP/IP e um endereço IP válido; Tal situação cria problemas a nível da capacidade de endereçamento; O NAT surgiu como alternativa para o problema da falta de endereços IPV4 na Internet; Com o uso do NAT, os computadores da rede interna utilizam os chamados endereços privados, endereços que só são visíveis dentro de uma organização; © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP Com o uso do NAT, é possível fornecer acesso à Internet para um grande número de computadores da rede interna, usando um número reduzido de endereços IP; Assim, é perfeitamente possível ter 100 computadores com acesso à Internet (configurados com endereços privados), utilizando um único endereço IP válido: o endereço IP do servidor configurado como NAT; A cada instante de tempo, o número de máquinas que fala com o mundo exterior é menor que o total instalado numa organização; Neste contexto, os IPs globais podem ser dinamicamente distribuídos por um servidor NAT de acordo com a necessidade e os IPs disponíveis. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP Quando um cliente interno tenta comunicar com a Internet, manda o pacote de dados para o servidor NAT que substitui/traduz o endereço interno do cliente como endereço de origem, por um endereço válido na Internet: © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP TCP É o principal protocolo da camada de transporte da arquitectura TCP/IP; Garante o ordenamento e a recuperação dos datagramas; Suporta uma variedade muito grande de protocolos da camada de aplicação; Fornece aos processos de aplicação um mecanismo de comunicação fiável resistente às perdas de informação e ao desordenamento que pode ocorrer nas camadas inferiores; O TCP garante a entrega atempada da informação no destinatário. Se tal não for possível é informada a camada de aplicação (time-out); © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP DNS Na Internet, cada computador tem um endereço único que se designa por endereço IP (explo: 192.168.31.164). Ao contrário dos computadores, as pessoas lidam mais facilmente com palavras do que com números. A representação do nome completo de cada computador designa-se genericamente por nome de domínio (www.ipt.pt), um sistema de identificação de endereços de computadores na Internet, baseado em palavras. Necessário determinar o endereço IP do computador de destino, antes de se estabelecer uma comunicação com ele. Para tal existem os servidores de nomes de domínio (DNS) que efectuam a conversão deste nome num número IP para que se estabeleça a conexão. Tradução: Número x Nome © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP Um sistema de nomes de domínio (DNS) consta de uma base de dados de nomes distribuída. Na seguinte figura mostram-se vários domínios superiores, entre os quais se encontra Meudominio, e um host chamado host, dentro do domínio meudominio.com. Se alguém quisesse contactar com esse host utilizaria o nome de domínio completo host.meudominio.com. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP A figura mostra como os servidores raiz da Internet atribuem autoridade à Microsoft com relação à sua própria parte na árvore de espaço para nome de domínio DNS na Internet © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP Essencialmente os DNS são programas que gerem bases de dados de endereços IP, similares às listas telefónicas. Sem o conhecimento do número de telefone não é possível estabelecer comunicação, com endereços IP acontece a mesma coisa. http://www.youtube.com/watch?v=2ZUxoi7YNgs&feature=player_embedded © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP O registo de novos domínios Registar domínio quando se pretende ligar um computador à Internet; O nome deve ser registado numa instituição responsável pela criação e gestão de novos nomes de domínio. Em Portugal esse serviço é gerido pela FCCN (Fundação para a Computação Científica Nacional). © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) Atribuição de endereços IP: • Manual • Simples; • Não há necessidade de servidores de atribuição de endereços; • Obriga à configuração manual de clientes e servidores; • Não exequível em redes de grandes dimensões; • Automática • DHCP; © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Arquitectura TCP/IP O DHCP tem a capacidade de distribuir endereços de forma dinâmica para as estações, usando três métodos de fornecimento distintos: Empréstimo de endereço aleatório por tempo limitado: Neste tipo de fornecimento de endereço IP, o servidor fornece ao cliente um endereço IP obtido de um conjunto pré-definido de endereços (p.ex. 192.168.0.10 a 192.168.0.90) por um tempo pré determinado; Empréstimo de endereço aleatório por tempo infinito: Neste tipo, o servidor associa um endereço obtido do conjunto de endereços a um cliente na primeira vez que este cliente contactar o servidor. Nas demais vezes, será fornecido o mesmo endereço a este cliente (associado através do endereço MAC), mesmo que as duas máquinas sejam desligadas e ligadas; Empréstimo de endereço fixo: há a associação explícita entre o endereço IP e o endereço MAC da máquina origem, estipulado numa tabela de configuração. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Rede Cliente / Servidor O servidor é um computador especializado num tipo de tarefa, não sendo usado para outra finalidade. Consegue desta forma responder rapidamente aos pedidos não comprometendo o desempenho. Em redes cliente/servidor pequenas, onde o desempenho não é um problema, é possível encontrar servidores não dedicados (poderão ser usados como estações de trabalho ou então como servidores de mais do que uma tarefa) Nas redes cliente/servidor: • A configuração da rede é centralizada, o que melhora a organização e segurança da rede; • Possibilidade de serem executados programas cliente/servidor, como uma base de dados, que pode ser manipulada por vários utilizadores ao mesmo tempo. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Rede Cliente / Servidor Tipos de Servidores • • • • • • • • Servidores de Ficheiros; Servidores de Impressão; Servidor de Comunicação (usado na comunicação entre a nossa rede e a Internet; Servidor de Email; Servidor de Base de Dados; Servidor de Backup; Servidor de Páginas Web; Servidor de Acesso Remoto; © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores O que é uma porta? As aplicações identificam-se a si mesmas unicamente dentro do computador usando um número de porta do protocolo (0 – 65.536) para outras aplicações comunicarem com ele. O uso do conceito de portas permite que vários programas estejam em funcionamento, ao mesmo tempo, no mesmo computador, trocando informações com um ou mais servidores. Para termos uma noção das portas abertas no nosso sistema pode-se executar o seguinte comando na linha de comandos do DOS: netstat -ano CloseTheDoor (controle o acesso de rede e os portos abertos): http://closethedoor.sourceforge.net/ © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores O que é uma porta? Do lado do cliente a numeração das portas é dinamicamente atribuída pelo sistema operativo quando existe um pedido por um serviço © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede IPConfig O comando ipconfig (abreviatura de IP Configuration) é usado para visualizar a configuração da interface de rede da máquina local. O endereço IP (um número único que identifica o computador na Internet) e o gateway por omissão (router) deverão estar na mesma rede ou sub-rede, caso contrário o computador não conseguirá comunicar para fora da rede. A máscara de sub-rede indica que os três primeiros octetos precisam ser idênticos para estarem na mesma rede. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede IPConfig / all Para informações mais detalhadas (nome do host, endereço do servidor DHCP, data em que inicia e termina a atribuição do IP) © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede Supondo que temos um qualquer servidor (web, ftp, telnet, etc) é possível que um computador da mesma rede tenha acesso a esse serviço? Para que o nosso computador fique acessível a um computador da mesma rede necessitamos: • Permitir a respectiva conexão (HTTP; FTP; TELNET; etc) na Firewall (painel de controlo – segurança – firewall do windows – permitir um programa através da firewall do windows) • Obter e divulgar o nosso endereço IP (através do comando ipconfig). Qualquer pessoa pertencente à rede pode aceder agora ao website (no caso de um servidor web) bastando para isso digitar o endereço IP do computador © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede Supondo que temos um qualquer servidor (web, ftp, telnet, etc) é possível que um computador fora da rede interna tenha acesso a esse serviço? Sim é possível. É necessário fazer duas coisas: • Consultar o nosso endereço IP público:http://www.whatismyip.com/ • Fazer port forwarding da porta HTTP (redireccionamento da porta HTTP) no nosso router para o computador que está alojar o servidor HTTP © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede O que é Port forwarding? Possibilidade de tornar acessível, ou seja, tornar público, a qualquer computador existente no mundo, o nosso servidor (web, ftp, etc), através por exemplo da nossa ligação à Internet em casa. Para tal é necessário redireccionar todos os pedidos que chegam ao nosso router (porta 80), para a nossa máquina local (que tem um servidor web a correr). Desta forma passamos a ter um IP público disponível. Portforwading no router da MEO: http://pplware.sapo.pt/networking/port-forwarding-norouter-da-meo-thomson-tg787/ © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede Uma vez que o port forwarding esteja concluído a página web alojada no servidor web do pedro (ver figura) passa a estar acessível a qualquer pessoa. Basta para isso digitar o seguinte endereço (do router): http://2.10.20.30 © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede Claro que para o site poder ser visto o computador necessita estar permanentemente ligado e conectado à Internet. Depois as pessoas que estiverem a visitar o web site vão estar a utilizar a largura de banda da sua conexão. Finalmente o acesso à Internet de computadores pessoais funciona através da atribuição de um endereço IP dinâmico, o que significa que o endereço IP estará de tempos a tempos a ser alterado. Estas são apenas algumas das razões pelas quais é necessário ter uma página web num servidor dedicado. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede tracert tracert é a abreviatura TCP/IP para trace route. O comando tracert usa datagramas IP para apresentar os routers que são encontrados no caminho até ao destino. A primeira linha de saída mostra o nome de destino seguido do seu endereço IP. Em seguida são apresentadas as listagens de todos os routers através dos quais o tracert teve que passar para chegar ao destino © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede Ping O comando ping testa a conectividade física entre dois extremos, fornecendo uma indicação da fiabilidade da ligação uma vez que apresenta o resultado de quatro tentativas de comunicação. © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede nslookup nslookup é uma ferramenta, comum ao Windows e ao Linux, utilizada para se obter informações sobre registos de DNS de um determinado domínio © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede netstat O comando netstat permite ver informação acerca das ligações de rede TCP/IP na máquina local e estatísticas acerca dos protocolos utilizados. netstat –a status da interface local © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Comandos de Rede arp Cada máquina é responsável por manter dinamicamente uma tabela de correspondência entre endereços físicos e endereços IP recentemente usados (tabela ARP), este procedimento reduz a frequência do recurso ao protocolo ARP. Use o comando arp para obter a tabela (arp -a). © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Software PortScan & Stuff Uma ferramenta (http://thesz.diecru.eu/content/portscan.php) para detectar quem anda na rede (verifica quem está a usar os IP’s da rede). IPTraffic O controlo que temos sobre o tráfego que chega e parte do nosso computador é de extrema importância. Devemos ter atenção a tráfego estranho que chega à nossa máquina e a trafego que sai sem que o estejamos pedir. http://www.networkdls.com/Software.Asp?Review=61 Wireless Network Watcher A forma mais simples de verificar se existem utilizadores não autorizados dentro dessas redes é consultar os equipamentos que dão acesso e procurar aí endereços Mac que não sejam conhecidos http://www.nirsoft.net/utils/wireless_network_watcher.html © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores Software PingHurry Ferramenta fácil de usar e acessível para aqueles que não apreciam o modo DOS no que à execução de comandos de rede diz respeito. http://www.adminscope.com/ © Ricardo Campos [ h t t p : / / w w w . c c c . i p t . p t / ~ r i c a r d o ] Redes de Computadores
