6. Redes de Computadores
! Para evitar emaranhado de links cria-se uma:
! Rede de comunicação
D
2
F 1 3 C
5
A 4 6 B
7 E
6
7. Redes de Computadores
! Rede de comunicação é um sistema constituído de nós
interconectados através de links de transmissão que
fornece um caminho entre dois pontos quaisquer da
rede
nós
D
Rede de
comunicação 2
F 1 3 C
5
A 4 6 B
7 E
link
7
8. Redes de Computadores
! Os nós da rede são dispositivos conhecidos como nós de
comutação, comutadores, roteadores ou switches
D Nó de Comutação
2
F 1 3 C
5
A 4 6 B
7 E
8
9. Redes de Computadores
! Se os dispositivos que utilizam a rede de comunicação
forem computadores, teremos uma rede de
computadores
PC
2 Servidor
PC 1 3
5
4 6 PC
Servidor
7
PC
9
10. Comutação
! Comutação (chaveamento): alocação dos recursos
da rede para a transmissão pelos diversos
dispositivos conectados
! Centrais telefônicas fazem comutação (Ex.:
PABX de uma empresa)
! Tipos
! Comutação de circuitos
! Comutação de pacotes
! Comutação de mensagens
10
11. Comutação de circuitos
! Existência de um caminho dedicado de
comunicação entre dois equipamentos
! caminho físico: sucessão de enlaces físicos
! sucessão de canais de freqüência (FDM - apêndice)
! sucessão de canais de tempo (TDM - apêndice)
! Fases
! estabelecimento do circuito
! transmissão da informação
! desconexão do circuito
! Utilizado no sistema telefônico
11
12. Comutação de mensagens
! Mensagem = unidade lógica de informação
! Não há caminho dedicado
! Mensagem transmitida pela rede, de nó em nó,
com um endereço de destino
! Em cada nó a mensagem inteira é recebida e só
então enviada ao próximo (store-and-forward)
! Comparação com comutação de circuitos
! maior aproveitamento das linhas de comunicação
! mensagens não são recusadas com tráfego alto
12
13. Comutação de pacotes
! Semelhante à comutação de mensagens
! Pacotes: unidades de dados de tamanho limitado
roteados independentemente
! Pacotes de uma mesma mensagem podem estar
em transmissão simultânea em vários enlaces
! Nós de comutação com menor capacidade
! Também é uma técnica store-and-forward
! Utilizado em redes públicas ( padrão X.25) e
Internet (protocolo IP)
13
14. Comutação de circuitos X
pacotes
! Comutação de circuitos
! melhor para tráfego contínuo e constante
! pode gerar desperdício da capacidade da rede
! taxa de transmissão garantida
! Comutação de pacotes
! melhor para tráfego em rajadas, com taxas variáveis
(multimídia)
! capacidade dos meios de transmissão é alocada
dinamicamente
! não dá garantia de taxa de transmissão
! pode implementar prioridade de pacotes
14
15. Redes de Computadores
! Internet é um exemplo de Rede de
Computadores
PC
Servidor
PC
Internet
PC
Servidor
PC
15
16. Redes de Computadores
! Internet é um exemplo de computadores
! Interconecta milhões de dispositivos distribuídos
pelo mundo
! Estes dispositivos são PCs, estações servidoras, que
armazenam e transmitem informações como páginas
www
! Novos dispositivos estão sendo conectados na
Internet, como web TV, pagers, computadores
móveis, aparelhos domésticos, etc
16
17. Internet
! Dispositivos
! Hosts ou sistemas finais (end-systems)
! Aplicações – www, e-mail
! Programas de aplicação de rede
! Tendências – implementação de aplicações baseadas
em web
17
18. Redes de Computadores
! LAN – Local Area Network
! MAN – Metropolitan Area Network
! WAN – Wide Area Network
! BAN – Broadband Area Network
! HAN – Home Area Network
! CAN – Campus Area Network
! PAN – Personal Area Network
18
19. Local Area Network
! LANs são redes utilizadas na interconexão de
equipamentos processadores com a finalidade
de troca de dados. Tais redes são denominadas
locais por cobrirem apenas uma área limitada
(10 Km no máximo, quando passam a ser
denominadas WANs ), visto que, fisicamente,
quanto maior a distância de um nó da rede ao
outro, maior a taxa de erros que ocorrerão
devido à degradação do sinal.
! As LANs são utilizadas para conectar estações,
servidores, periféricos e outros dispositivos
que possuam capacidade de processamento em
uma casa, escritório, escola e edifícios
próximos.
! Tecnologias: Ethernet, FDDI, Token Ring
19
20. MAN - Metropolitan Area
Network
! É uma rede de comunicação que abrange uma
cidade.
! O exemplo mais conhecido de uma MAN é a rede
de televisão a cabo disponível em muitas cidades.
20
21. Wide Area Network
! Rede de longa distância, também conhecida
como Rede geograficamente distribuída, é
uma rede de computadores que abrange uma
grande área geográfica, com freqüência um
país ou continente.
! Em geral, as redes geograficamente
distribuídas contém conjuntos de
servidores, que formam sub-redes.
! A maior WAN que existe é a Internet.
21
22. Modelos de Referência
! OSI Reference Model
! Open Systems Interconnection
! 7 camadas
! TCP/IP Reference Model
! Transmission Control Protocol/Internet Protocol
! 5 camadas
22
23. Modelo de Referência OSI
R1
Cliente A R2
Servidor B
Protocolo de Aplicação
Aplicação Aplicação
Protocolo de Apresentação
Apresentação Apresentação
Protocolo de Sessão
Sessão Sessão
Protocolo de Transporte
Transporte Sub-rede interna Transporte
Rede Rede Rede Rede
Enlace Enlace Enlace Enlace
Física Física Física Física
Roteador 1 Roteador 1
23
24. Arquitetura TCP/IP
• Um modelo de referência é um gabarito para
se dividir a tarefa de counicação
• Arquitetura TCP é uma arquitetura de
comunicação baseada no modelo de
referência OSI
• Arquitetura TCP/IP é um implementação de
um modelo
• Modelo não se compra – arquitetura sim !!
25. Internet
• Interconexão de duas ou mais sub - redes distintas.
• Roteador é o dispositivo utilizado para interconectar redes distintas
• internet uma ou mais sub-redes interconectadas por um roteador
• Internet – internet publica - várias sub-redes interconectadas através de
roteadores
Sub-rede A Internet Sub-rede D
Roteador Sub-rede C Roteador
Sub-rede B Sub-rede E
26. Internet
• Infra-estrutura de Rede que fornece serviços para
aplicações distribuídas
• A Internet se tornou possível graças aos padrões
propostas,que permitem a Interconexão de redes e
equipamentos provendo Interoperabilidade
• Esses padrões são desenvolvidos pela IETF ( Internet
Engineering Task Force – www.ietf.org ) e os documentos que
estabelecem esses padrões são chamados RFC s – Request for
Comments
• A Internet publica,com I é a rede global de redes
• As redes privadas são chamadas de Intranets ( normalmente
utilizam a mesma tecnologia da Internet)
27. Arquitetura de protocolos TCP/IP
Camada de Aplicação Estrutura formada de quatro
camadas ou módulos
Camada de Transporte
Camada de Rede ou
Internet
Interface com a rede
28. Arquitetura de protocolos TCP/IP
Fornece serviços de acesso a
Camada de Aplicação Internet para as aplicações do
usuário.
Exemplos: HTTP, SMTP, FTP.
Cada protocolo desta camada
especifica como uma aplicação
do usuário pode utilizar a
Internet.
Por exemplo, o protocolo SMTP
especifica como uma aplicação
pode enviar um mail para uma
caixa postal.
29. Arquitetura de protocolos TCP/IP
Fornece para a camada de
aplicação um serviço de
transferência confiável entre
Camada de Transporte duas aplicações.
Segmenta as mensagens se for
necessário.
30. Arquitetura de protocolos TCP/IP
Fornece para a camada de
transporte um serviço de entrega
de pacotes entre dois
computadores da rede
Camada de Rede ou
Internet
Camada de Enlace
Camada Física
31. Arquitetura de protocolos TCP/IP
É responsável pela transmissão
física dos pacotes dentro de
uma sub-rede específica.
Pode ser constituída de uma
simples placa de rede e um
driver, ou de um subsistema
complexo.
Camada de Enlace
Compreende as camadas de
Interface com a rede enlace e física do modelo OSI
Camada Física
32. Arquitetura de protocolos TCP/IP
Organiza os pacotes em
quadros.
Efetua o delineamento dos
quadros.
É responsável pela
transferência livre de erro dos
Camada de Enlace quadros entre dois dispositivos
conectados diretamente.
33. Arquitetura de protocolos TCP/IP
Transforma os bits recebidos
da camada de enlace em sinais
físicos e vice versa.
Os sinais físicos podem ser
elétricos, óticos,
eletromagnéticos, etc.
Camada Física
34. Arquitetura
TCP/IP
Aplicação
do usuário
Aplicação
Telnet FTP HTTP SMTP DNS SNMP
Transporte
TCP UDP
Internet
ICMP IP ARP
Interface Enlace
com a rede Física
Meio Físico
35. Encapsulamento
Host A
Aplicação Mensagem Mensagem
Transporte Segmento T Mensagem
Rede Datagrama R Segmento
Enlace Frame F Datagrama
Física Bits Bits
Meio Físico
36. Encapsulamento
Host B
Mensagem Mensagem Aplicação
T Mensagem Segmento Transporte
R Segmento Datagrama Rede
F Datagrama Frame Enlace
Bits Bits Física
Meio Físico
37. Operação entre as camadas
• A aplicação do usuário no host A envia uma
mensagem para uma aplicação do host B:
• A mensagem é passada para a camada de
transporte.
• A camada de transporte efetua várias funções e
adiciona um cabeçalho na mensagem recebida,
formando um segmento.
• O segmento é passado para a camada de rede.
38. Operação entre as camadas
• A camada de rede efetua algumas funções e
anexa um cabeçalho, formando um datagrama.
• O datagrama é passada para a camada de enlace.
• A camada de enlace adiciona cabeçalho no
datagrama, formando um frame.
• O frame é passado bit a bit para a camada física
que coloca no meio físico.
39. Operação entre as camadas
• Quando um host ou um roteador recebe um dado
através da camada física o processo inverso é
efetuado.
• Cada camada remove o seu cabeçalho.
• Os cabeçalhos que são removidos por uma camada são
usados para determinar as ações a serem tomadas
nessa camada.
• Os cabeçalhos, portanto, governam as operações
das camadas.
40. Operação entre as camadas
• O camada de rede de um roteador, ao receber o
dado da camada de enlace, toma as decisões de
roteamento baseando-se no endereço contido no
seu cabeçalho.
• Uma vez tomada a decisão, a PDU é passada para a
camada de enlace correspondente ao link de
comunicação que conecta a sub-rede apropriada.
• A PDU é, então, encapsulada num frame e passada
para esta sub-rede.
41. Comunicação virtual entre as
camadas
Host A Host B
Aplicação Mensagem Aplicação
Transporte Segmento Transporte
Rede Datagrama Rede
Enlace Frame Enlace
Física Bits Física
43. Rede ponto a ponto
Link ponto a ponto
R H
H R
R R H
H
• Num link ponto a ponto existe apenas um dispositivo em
cada uma das pontas do link.
44. Rede de difusão
H
H H R
H
H H H R
Rede de
difusão
• Rede de difusão é uma rede onde vários dispositivos
compartilham um mesmo meio físico.
• Todosexistir uma forma de endereçamentocircula neste
Deve os dispositivos recebem o pacote que para
que o pacote seja entregue ao dispositivo desejado.
link, portanto,
45. Endereço físico
• Rede de difusão é uma rede onde vários
dispositivos compartilham um mesmo meio físico.
• Numa rede de difusão cada dispositivo é
identificado por um endereço físico ( ou endereço
de hardware ).
• Estes endereços são colocados pelos fabricantes
nas suas placas lógicas.
46. Endereço físico
• Cada dispositivos de uma rede de difusão examina
o endereço de destino contido no frame.
• Se o endereço coincidir com o endereço físico do
dispositivo, o conteúdo do frame é passado para a
camada superior.
• Senão o frame é descartado.
• O endereço físico é usado pelas camadas física e
de enlace.
47. Endereço físico
Camadas Camadas
superiores superiores
A Camada D Camada
Física/Enlace Física/Enlace
D ignora
C
B ignora C aceita
B Camadas C Camadas ... e
Física/Enlace Física/Enlace passa para
Camadas Camadas camadas
Superiores Superiores superiores
Endereço de Destino = C - > endereço de destino é C
48. Endereço físico universal
• IEEE é responsável pela distribuição de endereços
físicos.
• O endereço físico é constituído de 48 bits,
dividido em duas partes:
• OUI ( Organizational Unique Identifier ), de 24
bits, que identifica o fabricante
• Os 24 bits restantes são administrados localmente
pelo fabricante.
49. Endereço de rede
• O endereço de rede é um endereço lógico utilizado
para identificar uma rede.
• Como parte do endereço de rede, especifica
também, um dispositivo ligado nesta rede.
• Os endereços de rede são tratados pela camada de
rede.
• Os roteadores usam o endereço de rede para
encaminhar o pacote até a rede de destino.
50. Endereço de rede
• Os endereços físicos são usados apenas para
identificar a próxima máquina que vai receber o
pacote.
• A camada de rede tem como uma das suas
funções, abstrair a tecnologia empregada para
transferência de dados.
• Isto é, os endereços de rede não mudam com a
substituição de placas lógicas.
51. Camada Física
! Este módulo diz respeito a transmissão de bits sobre
o meio físico.
! É responsável pela transmissão física de cada bit de um lado
para outro de um link.
! Cada tecnologia de rede possui a sua própria camada física, isto
é, tem uma forma de transmitir os bits fisicamente para outro
lado
! Os sinais físicos podem ser elétricos, eletromagnéticos, óticos,
sonoros, etc.
! Na transmissão, a camada física transforma os bits
recebidos da camada de enlace e converte em sinais
físicos para serem enviados ao receptor.
! Na recepção, a camada física transforma os sinais
físicos recebidos pelo link em bits e passa para a
camada de enlace.
51
53. Camada Física
! É responsável pela temporização de cada bit.
! Informa a camada de enlace quando o bit deve
ser transferido para a camada física ou quando
um bit está disponível para a camada de enlace.
! Lida com aspectos elétricos e mecânicos de um
link físico.
! Exemplo : nível de tensão do sinal, duração de
bit, tipo de conector, técnica de transmissão,
etc.
53
54. Camada de Enlace de Dados
! Este módulo transforma os bits individuais
recebidos da camada física em pacotes,
conhecidos como quadros ( frames ).
! É responsável pelo delineamento dos quadros, isto é,
pela identificação do primeiro e do último bit de um
quadro.
! É responsável pela transferência livre de erros de
frames, entre dois dispositivos conectados diretamente.
! A função da camada de enlace fica na placa de rede
54
55. Camada de Enlace de Dados
! Todos os protocolos da camada de enlace usam
algum esquema de delineamento.
! Os protocolos mais comum da camada de enlace
são o HDLC (high-level data link control), SDLC
(synchronous data link control), Ethernet.
55
57. Protocolo Internet ou IP
• Protocolo IP não é confiável pois não garante que
os datagramas sejam entregues ao destino.
• Não existe confirmação de que os datagramas foram
entregues ao destino
• Os datagramas podem chegar na ordem diferente
daquela que foi enviada.
• Efetua a função de roteamento, escolhendo o
caminho através do qual os dados serão enviados.
58. Comunicação real R4
R2 IP
IP EEE
EEE FFF
Host A
FFF Host B
IP IP
E R1 R5 E
F IP IP F
EEE EEE
FFF FFF
R3
IP
EEE
FFF
59. Formato de datagramas IP
0 4 8 16 19 24 31
Ver IHL TOS Comprimento total
Identificação Flags offset de fragmento
TTL protocolo Checksum de cabeçalho
Endereço de origem
Endereço de destino
Opções Padding
Segmento
60. Formato de datagramas IP
• Versão ( 4 bits ) - indica a versão do protocolo IP
sendo usada.
• IHL ( Internet Header Length - 4 bits ) - indica
o comprimento do cabeçalho em múltiplos de 32
bits.
• TOS ( Tipo de Serviço - 8 bits ) - Fornece uma
indicação dos parâmetros da qualidade desejada
3 1 1 1 2
Precedência D T R Não usado
61. Formato de datagramas IP
• TOS
• Os três bits de precedência especifica a precedência
dos pacotes, isto é, a importância dos pacotes.
0 = pacotes normais 7 = controle de rede
• Os bits D, T e R indicam o tipo de transporte
desejado pelo pacote.
• O bit D solicita para minimizar atraso.
• O bit T solicita para maximizar o throughput.
• O bit R solicita para maximizar confiabilidade.
62. Formato de datagramas IP
• TOS
• Normalmente, os bits de TOS são ignorados pelos
roteadores e hosts
• Se todos os roteadores e hosts respeitassem estes
bits, TOS poderia ser utilizado como um mecanismo
para dar prioridade aos dados.
• Por exemplo, poderia ser implementado um algoritmo
de controle de congestionamento que não fosse
afetado pelo congestionamento que ele está
controlando.
63. Formato de datagramas IP
• TOS
• Se um roteador conhecer mais de um caminho para um
mesmo destino, ele pode utilizar o TOS para
selecionar um caminho com as características que mais
se assemelha ao desejado.
• Por exemplo, um roteador pode selecionar entre uma linha
privada de baixa capacidade porém, com pouco atraso, e uma
conexão via satélite de alta capacidade porém, com grande
atraso.
64. Formato de datagramas IP
• TOS
• Pacotes com caracteres digitados podem ser
enviados com D =1 para que sejam entregues o mais
rápido possível, enquanto que,
• Pacotes transferindo um arquivo podem ter bit T
em 1 para que sejam enviados via satélite.
65. Formato de datagramas IP
• Comprimento total ( 16 bits ) - Fornece o
comprimento total do datagrama IP , medido em
bytes.
• Identificação ( 16 bits ) - É usado para
identificar um datagrama.
• Todos os fragmentos de um datagrama possuem a
mesma identificação.
66. Formato de datagramas IP
• Flag ( 3 bits ) - Serve para controle de
fragmentação:
• bit 0: reservado.
• bit 1: 0 = permite fragmentação.
1 = não permite fragmentação.
• bit 2: 0 = último fragmento.
1 = mais fragmentos.
67. Formato de datagramas IP
• Offset do fragmento ( 13 bits ) - Indica a posição
do fragmento dentro do datagrama original.
• É medido em unidades de 8 bytes ( 64 bits ).
• Tempo de vida ( Time-to-Live 8 bits ) - Indica o
tempo máximo que um datagrama pode trafegar em
uma rede internet.
• Cada roteador decrementa este campo de um,
• Se o valor deste campo chegar a zero antes de atingir
o destino,datagrama é descartado.
68. Formato de datagramas IP
• Protocolo ( 8 bits ) - Indica a entidade da
camada superior que solicitou o serviço de IP.
• ICMP = 1, TCP = 6, UDP = 17.
• Checksum do cabeçalho ( 16 bits ) - Contém o
checksum do cabeçalho IP.
• Se um erro de checksum for detectado na recepção,
o datagrama é descartado.
69. Formato de datagramas IP
• Endereço de origem ( 32 bits ) - Endereço IP de
origem.
• Endereço de destino ( 32 bits ) - Endereço IP de
destino.
• Padding ( variável ) - para garantir que o
comprimento do cabeçalho seja sempre múltiplo de
32 bits.
• Opções (variável ) - Utilizado para teste e
depuração de aplicações de softwares de rede.
70. Fragmentação
• MTU ( Maximum Transfer Unit ) é o limite
máximo de dados que podem ser transferidos por
um frame dentro de uma rede física.
• MTU de Ethernet = 1500 bytes.
• MTU de Token Ring = 4.464 bytes.
• O padrão IP especifica que todos os dispositivos de
uma rede internet devem estar preparados para
aceitar datagramas de 576 bytes.
71. Fragmentação
• A camada IP usa a técnica de fragmentação
quando um datagrama atravessa uma rede com
MTU menor do que o comprimento dos dados.
• Se o campo Flag especificar que o datagrama
não é para ser fragmentado, e se ocorrer a
necessidade de fragmentar, o datagrama é
descartado e uma mensagem ICMP é enviada
para a origem.
72. Fragmentação
• Fragmentação consiste em dividir um datagrama
em pedaços menores denominados fragmentos.
• Os fragmentos são transportados como se fossem
datagramas independentes.
• Ao receber o primeiro fragmento, a estação inicia
uma temporização para aguardar o conjunto completo
de fragmentos.
• Se faltar algum, o datagrama é descartado.
73. Fragmentação
• Uma vez fragmentados, continuam fragmentados
mesmo encontrando redes físicas com MTU com
grande capacidade.
• Isto é, não são remontados.
• Se qualquer fragmento for perdido no caminho, o
datagrama não pode ser remontado.
74. Fragmentação
• Os fragmentos recebem uma cópia do cabeçalho
do datagrama original com algum dos seus campos
atualizados.
• Comprimento total é atualizado para a quantidade de
bytes contidos no seu campo de dados.
• Flag( 2 ) = 1 indicando que tem mais fragmentos. O
último é 0.
• Offset do segmento é a soma de número dos octetos
de dados dos fragmentos anteriores.
• Checksum é recalculado em cada fragmento.
75. Fragmentação
Host A
Host B
Net 2
Net 1 MTU=512
MTU=1500 Net 3
G1 G2 MTU=1500
76. Fragmentação
ID = 12345
Flag(2) = 0
1500
OS = 0
CT = 1500
ID = 12345
Flag(2)= 1
512
OS = 0
ID = 12345
CT = 512
Flag(2)= 1
512
OS = 64
ID = 12345
CT = 512
OS = Offset do Segmento Flag(2)= 0
476
CT = Comprimento Total OS =128
ID = Identificador do datagrama CT = 476
77. Classes e formatos de
endereços IP
• Cada host é identificado por um número de 32
bits, denominado endereço IP.
• Cada endereço IP é constituído pelo par (netid,
hostid ), onde netid identifica a rede e hostid
identifica o host dentro desta rede.
• Muitas vezes utiliza-se o termo prefixo de rede
32 bits
no lugar de netid de rede.
Netid Hostid
78. Classes e formatos de
endereços IP
• Cada endereços IP está associado com uma
interface física e não com o computador.
• Um roteador conectando n redes tem n endereços
IP distintos.
79. Classes e formatos de
endereços IP
Classe A 0 netid ( 7 bits ) hostid ( 24 bits )
Classe B 1 0 netid ( 14 bits ) hostid ( 16 bits )
Classe C 1 1 0 netid ( 21 bits ) hostid ( 8 bits )
Classe D 1 1 1 0 endereço multicast ( 28 bits )
Classe E 1 1 1 1 0 uso futuro
80. Notação para endereços IP
• São representados com quatro algarismos
decimais separados por ponto decimal.
w.x.y.z
• Exemplo:
10000000 00001010 00000010 00011110
128 . 10 . 2 . 30
81. Notação para endereços IP
• Classe A w = 1-126 w identifica a rede e x.y.z
identificam o host
Ex.: 10.1.2.3
• Classe B w = 128-191 w. x identificam a rede e
y.z identificam o host
Ex.: 129.1.2.3
• Classe C w = 192-223 w.x.y identificam a rede e
z identifica o host
Ex.: 192.1.2.3
82. Endereços IP reservados
0 Esta estação
0 hostid Estação na rede
Broadcast limitado
Todos em 1 Não é necessário
Conhecer o endereço de rede
netid todos em 1 Broadcast dirigido a
rede netid
Observação: Os pacotes de broadcast são bloqueados
pelos roteadores.
Os roteadores são dispositivos que não deixam passar
pacotes de broadcast.
83. Endereços IP Reservados
0.0.0.0
Ex de utilização :
- DHCP - Quando o host slicita um endereço IP,ele ainda
não tem um portanto utiliza o 0.0.0.0
- Na tabela de roteamento é o endereço da rota default
- 255.255.255.255 – broadcast local
- Os roteadores sempre bloqueiam mensagens de
broadcast
84. Endereços IP reservados
• Endereço de classe A,
127.0. 0. 0 - 127. 255. 255. 255
• É reservado para loopback.
• É utilizado para testes e para comunicação entre
processos na mesma máquina local.
• Quando um programa usa o endereço de loopback para
enviar dados, o software de protocolo retorna o dado
sem colocar na rede.
86. Máscara de sub-rede
• Estende a capacidade de endereçamento da camada
IP, utilizando alguns bits de hostid.
• As mascaras de sub-rede são valores de 32 bits
que permitem o receptor de pacotes IP distinguir
netid do hostid.
• Os bits 1 da máscara indicam que o bit correspondente
no endereço IP é usado como netid.
• Os bits em 0 da máscara indicam que o bit
correspondente no endereço IP é usado como hostid.
87. Máscara de sub-rede
• Para endereços de classe A a mascara default é
255.0.0.0 ( /8 ).
• Para endereços de classe B a mascara default é
255.255.0.0 ( /16 ).
• Para endereços de classe C a mascara default é
255.255.255.0 ( /24 ).
88. Máscara de sub-rede
• No seguinte, a máscara 255.255.255.0 ( ou /24 )
foi utilizada para dividir o endereço de classe B
em 256 sub-redes, cada uma com 256 hosts.
• Na prática são 254 sub-redes, cada uma com 254
hosts.
• Os sub-redes e hosts com todos os bits em 1 ou
todos bits em 0 não são válidos.
89. Máscara de sub-rede
NetID HostID
Endereço IP 144 100 20 10
de classe B
Máscara 11111111 11111111 00000000
1111 1111 00000000
de sub-
default
rede
Endereço 144 100 00000000
20 00000000
de sub-rede
90. Máscara de sub-rede
• Dentro da Internet, o roteamento é feito
utilizando-se apenas o prefixo do endereço IP de
destino, até atingir a rede de destino.
• Ao atingir a rede de destino, o roteador aplica a
máscara de rede no endereço de destino, e passa
a rotear baseando-se no endereço de sub-rede.
• Todos os computadores de uma mesma rede
física devem ter o mesmo prefixo e usar a
mesma máscara de sub-rede.
91. Exemplo de sub-
endereçamento
144.100. 3. X Internet
Roteador
144. 100. 0. 0
Internet enxerga a rede de destino como sendo constituído
de um único segmento de rede
92. Exemplo de sub -
endereçamento
• No exemplo da figura seguinte,
• O bloco de endereço IP 200. 200. 200. 0/24 foi
alocado para uma organização.
• Usando a máscara default da classe C, a
organização teria um único segmento de rede com
um total de 254 ( 256 - 2 ) hosts.
• Nesta configuração, se um dispositivo enviar um
datagrama de broadcast, este pacote será recebido
por todos os dispositivos que estão no segmento de
rede.
93. Exemplo de sub -
endereçamento
• Para aumentar o desempenho, o administrador da rede
reduziu o número de dispositivos que irão receber o
broadcast, dividindo a rede em 4 sub-redes separados
por um roteador .
• Utilizando a máscara 255.255.255.192 ( /26 ), cada
sub-rede pode comportar no máximo 62 (64 - 2)
dispositivos.
94. Exemplo de sub -
endereçamento
Endereço de rede Máscara de sub-rede
200. 200. 200. 0 255. 255. 255. 0
200. 200. 200. 64
200. 200. 200. 0 R 200. 200. 200. 128
200. 200. 200. 192
Máscara para cada sub-rede = 255. 255. 255. 192
95. Exemplo de sub -
endereçamento
Rede de classe B 130. 1. 0 . 0
Máscara de 255. 255. 0 . 0 1 segmento de rede
sub-rede default
64 K hosts
Máscara de 255. 255. 128. 0 2 segmento de rede
sub-rede
10000000 32 K hosts / segmento
255. 255. 192. 0 4 segmento de rede
11000000 16 K hosts / segmento
96. Exemplo de sub -
endereçamento
Máscara de 255. 255. 224. 0 8 segmento de rede
sub-rede
11100000 8 K hosts / segmento
255. 255. 240. 0 16 segmento de rede
11110000 4 K hosts / segmento
255. 255. 248. 0 32 segmento de rede
11111000 2 K hosts / segmento
255. 255. 252. 0 64 segmento de rede
11111100 1 K hosts / segmento
97. Máscara de sub-rede
• A máscara de sub-rede determina se o endereço
IP de destino de um host está localizado na
mesma rede local ou numa rede remota.
• Na inicialização, o TCP/IP de um host determina
qual é o endereço de sua sub-rede, fazendo um
AND do seu endereço IP com a máscara
configurada no host.
98. Máscara de sub-rede
• Antes de enviar o pacote, o endereço IP de
destino sofre um AND com a mesma máscara do
host.
• Se a operação resultar no mesmo endereço de sua
sub-rede, o host de destino está na mesma rede
local do host remetente.
• Senão, o pacote é enviado para o endereço IP de um
roteador.
• O mesmo ocorre no roteador ao receber um
datagrama.
99. ARP ( Address Resolution
Protocol )
• Numa rede física, duas máquinas só se comunicam
entre si se elas conhecerem o endereço físico uma
da outra.
• ARP é um protocolo que permite um host obter o
endereço físico de uma máquina na mesma rede
física, fornecendo o seu endereço IP.
• O host faz um broadcast de um pacote especial que
pede ao host com o endereço IP fornecido, responder
com o seu endereço físico.
100. ARP ( Address Resolution
Protocol )
• Para reduzir o custo de comunicação, hosts que
utilizam ARP mantém um cache das
correspondências IP - endereço físico obtidas
mais recentemente.
• Antes de fazer o broadcast, o protocolo ARP
verifica se existe a resposta dentro do cache.
102. Roteamento de datagramas IP
• Roteamento é o processo de escolher um caminho
para enviar os datagramas.
• Gateway ou roteador é qualquer computador que faz a
escolha do caminho.
• Tanto hosts como gateways participam no roteamento
IP.
103. Roteamento de datagramas IP
• Roteamento direto
• Ocorre se ambas as máquinas estiverem conectadas
na mesma rede física, isto é, se tiverem os mesmos
prefixos de sub-rede.
• Roteamento indireto
• Ocorre quando o destino não está conectado na
mesma rede física, forçando o remetente a passar
o datagrama a um gateway conectado na mesma
rede física.
104. Roteamento de datagramas IP
• O roteamento de datagramas IP é feito por meio
de uma tabela ( tabela de roteamento ) existente
em cada máquina.
• A tabela de roteamento contém ospares (N, G), onde
N é um endereço de rede e G é o endereço IP do
próximo gateway no caminho para a rede N, além de
outras informações.
105. Roteamento de datagramas IP
• A tabela de roteamento sempre aponta para
gateways que podem ser alcançados diretamente,
isto é, que estão conectados na mesma rede física.
• O software de roteamento mantém apenas os
endereços de redes de destino e não de hosts
individuais.
106. Roteamento de datagramas IP
Tabela de roteamento
Destino Próximo Porta de
roteador saída
A Roteador Y 1
B Roteador X 3
B C Roteador G 2
D Roteador G 2
E Roteador X 3
Enlace 1 Enlace 2 Enlace 3
Física Física Física
Envia para o
Roteador X
108. Tabela de roteamento
Tabela de roteamento de G5
Destino Próximo roteador Porta de saída
10.0.0.0 Direto 2
11.0.0.0 Direto 1
12.0.0.0 11.0.0.2 1
13.0.0.0 Direto 3
14.0.0.0 13.0.0.3 3
109. Rotas default
• O software de roteamento procura primeiro na
tabela, a rede de destino .
• Se não existir nenhuma rota na tabela, a rotina
de roteamento envia o datagrama para um
roteador default.
• O endereço IP do roteador default é
normalmente, configurado no host e no roteador.
• Todos os pacotes cujo endereço de destino tenha
um prefixo de rede diferente do prefixo de rede
na qual o host está conectado, são enviados ao
roteador default
110. Algoritmo de roteamento
Datagrama recebido
Decrementa Sim Cabeçalho e Não
TTL CRC válidos?
Não Envia mensagem
TTL > 0 ?
ICMP para origem
Sim Descarta o
Procura rede de pacote
destino na tabela
Encontrou Não Rota default Não
a rota ? disponível ?
111. Algoritmo de roteamento
Procura o endereço físico
no cache do ARP
Não Envia ARP e espera
Encontrou ?
pela resposta
Insere os endereços
físico e IP
no cache do ARP.
Passa o endereço físico e
o pacote para a camada
de enlace da porta
contida na tabela
112. Tipos de roteamento
• Roteamento Estático
• As tabelas de roteamento são criadas e mantidas
manualmente pelo administrador da rede.
• Não há troca de informações entre os roteadores
• Quando ocorrem mudanças de topologia as rotas
precisam ser alteradas manualmente
• Erros de configuração podem ser difíceis de detectar
113. Tipos de roteamento
• Roteamento Dinâmico
• As tabelas são construídas pelos próprios
roteadores, que trocam informações entre si,
através de um protocolo de roteamento.
114. Protocolos mais comuns de
roteamento
• Routing Information Protocol ( RIP )
• Open Shortest Path First ( OSPF )
• Exterior Gateway Protocol ( EGP )
• Border Gateway Protocol ( BGP )
115. Princípios de Roteamento
! Sistemas Autônomos
! Uma coleção de prefixos IP de roteadores
sob o controle de uma ou mais operadoras de
rede que apresentam uma politica clara de
! Ex: Roteadores pertencentes a um provedor
de serviços, corporação ou universidade
115
116. Princípios de Roteamento
! Roteamento Interno e Externo
! Interno (Interior Gateway - IG)
! Roteadores em um mesmo Sistema
Autônomo
! Passam informações de rotas entre
roteadores de um mesmo Sistema
Autônomo.
! Externo (Exterior Gateway - EG)
! Roteadores em diferentes Sistemas
Autônomos
! Passam informações de rotas entre
Sistemas Autônomos 116
117. Princípios de Roteamento
IG IG
ROTEADOR B
ROTEADOR C
ROTEADOR A destino
fonte IG
IG ROTEADOR D
117
118. Princípios de Roteamento
IG EG
fonte ROTEADOR X
EG
EG
EG
EG EG
IG IG
PC ROTEADOR Y
ROTEADOR Z destino
118
119. Protocolos de Roteamento
! Protocolos Interior Gateway
! Routing Information Protocol (RIP)
! Open Shortest Path First (OSPF)
! Internet Gateway Routing Protocol
(IGRP)
! Protocolos Exterior Gateway
! Border Gateway Protocol (BGP)
119
120. Algoritmo de Roteamento
! Dada uma série de roteadores conectada com
enlaces, o algoritmo de roteamento descobre um
bom caminho entre a fonte e o destino.
! Um bom caminho é aquele com menor custo
5
3
2 B C
5
A 2 1
3 F
1 2
D E
1
120
121. Tipos de Algoritmos
! Algoritmo Distance-Vector
! Determina o melhor caminho para um destino
baseando-se na sua distância, isto é, no
menor número de roteadores (hops) para se
chegar ao destino. Ex.: RIP
! Algoritmo Link-State
! Determina o melhor caminho para um destino
baseando-se em um valor que é assinalado
para cada link de comunicação de cada rota.
! Este valor pode representar atraso,
velocidade da linha, ou qualquer coisa que o
administrador da rede queira usar. Ex: OSPF
121
122. Algoritmo Distance-Vector
! Inicialmente, cada roteador possui uma
tabela contendo uma entrada para cada
sub-rede à qual está conectado
! Periodicamente, cada roteador envia uma
cópia de sua tabela para todos os
roteadores conectados diretamente
! Não é o mais complexo porem é o mais
“pesado” em termos de overhead de
mensagens na rede
122
123. Roteamento usando Distance-
Vector
! Quando um roteador receber uma tabela, ele
compara com sua própria tabela e modifica as
entradas nos seguintes casos:
! Se a tabela recebida apresentar uma rede
que ele não conhece, acrescenta na tabela
! Se a tabela recebida tiver um caminho mais
curto, o receptor substitui por esta
! Se o roteador emissor foi o criador de uma
entrada da sua tabela, ele usa o novo valor
mesmo apresentando uma distância maior.
123
124. Roteamento usando Distance-
Vector
! Problemas com Roteamento usando Distance-
Vector
! A informação de roteamento se propaga de
forma lenta
! Em ambientes dinâmicos, quando novas
conexões surgem, e outras são desativadas
com freqüência, alguns roteadores ficam com
as informações inconsistentes
! As mensagens de atualização tornam-se
enormes
! Todos os roteadores devem participar, senão
o algoritmo não converge. 124
125. Exemplos de Tabela de Roteamento
X
x y z x y z x y z
x 0 2 7 x 0 2 3 x 0 2 3
y ∝ ∝ ∝ y 2 0 1 y 2 0 1
Y
z ∝ ∝ ∝ z 7 1 0 z 3 1 0
2 1
Y x y z x y z x y z
X Z x ∝ ∝ ∝ x 0 2 7 x 0 2 3
7
y 2 0 1 y 2 0 1 y 2 0 1
Condição inicial em t = 0 z ∝ ∝ ∝ z 7 1 0 z 3 1 0
Z x y z x y z x y z
x ∝ ∝ ∝ x 0 2 7 x 0 2 3
y ∝ ∝ ∝ y 2 0 1 y 2 0 1
z 7 1 0 z 3 1 0 z 3 1 0
Embora este exemplo didático passe a
ideia de que o algoritmo faz iterações de t=0 t=1 t=2
forma sincronizada, na prática, as
atualizações ocorrem de forma assíncrona Quando o nó Z recebe as tabelas de X e Y, o algoritmo descobre
que o caminho Z->Y->X = 3 é melhor que o caminho Z->X = 7
126. Roteamento usando Distance-
Vector
! Problemas com Roteamento usando Distance-
Vector
! Roteadores e linhas de comunicação estão
sujeitos a falhas
! O algoritmo distance-vector exige que os
roteadores avisem os vizinhos sobre as
mudanças
! Se um roteador parar de funcionar, deixa de
avisar seus vizinhos
! Solução
! Remover entradas velhas usando timeout
126
127. Roteamento usando Distance-
Vector
! Vantagens
! Algoritmo simples e fácil de implementar
! Exige menos CPU
! Desvantagens
! Tráfego pode ser alto em redes grandes
! Convergência lenta
! Difícil detectar roteadores com problemas
127
128. Roteamento usando Link-State
! Incialmente, cada roteador conhece a topologia
completa da rede
! Funções:
! Testar continuamente o estado dos enlaces
com os roteadores vizinhos
! Enviar a informação dos estados de seus
enlaces a todos os roteadores da rede
! Sempre que a tecnologia permitir, as
informações são enviadas em modo multicast ou
broadcast
128
129. Roteamento usando Link-State
! Vantagens
! Cálculo das rotas é realizado localmente, não
dependendo de máquinas intermediárias
! Tamanho das mensagens não depende do
número de sub-redes e sim do número de
roteadores diretamente conectados ao
roteador emissor
! Fica mais fácil de detectar roteadores
defeituosos
! Convergência é muito mais rápida
129
131. Roteamento usando Link-State
! Ao receber uma informação de estado
! Roteador atualiza a sua base de dados
! Recalcula as rotas para todos os
destinos possíveis usando o algoritmo
Shortest-Path-First (SPF)
131
132. Algoritmo SPF
6 2
A B C 5
2 1 2 G
D F 1
2
E
4
A B C D E F G
A 6 2
B 6 2 1
C 2 2 5
D 2 2
E 1 2 4
F 2 4 1
G 5 1
132
133. Algoritmo SPF
! Cálculo de Dijkstra para o nó C
0
C
0 2
2
C B C
F
B 2
2 F
0
B F G
G
2 5 E A E G E
2 5 G 3 6
3 8 3
2 Coloca F no 6
1 Coloca C no caminho 3 Coloca C no caminho
caminho Examina os seus links
Examina os seus links Examina os seus Existe um caminho
links melhor para E
Existe um
caminho
melhor para G
O número ao lado dos nós representa o custo total desde C até aquele nó133
134. Algoritmo SPF
0 0
C C
2 B 2 2 B 2
F F
A E A E
G G
8 3 8 3
3 3
D D
5 5
4 Coloca E no caminho 5 Coloca G no caminho
Examina os seus links Examina os seus links
O número ao lado dos nós representa o custo total desde C até aquele nó
134
135. Algoritmo SPF
0
C 0
C
2 B 2
F 2 2
B F
A E G E
8 3 G
3 3
3
D
5 D
5
7 A
7 A
6 Coloca D no caminho
Examina os seus links 7 Coloca A no caminho
Existe um caminho melhor para A Examina o link state de A
Termina
O número ao lado dos nós representa o custo total desde C até aquele nó
135
136. Roteamento na Internet
! Protocolos Interior Gateway
! Routing Information Protocol (RIP)
! Open Shortest Path First (OSPF)
! Protocolos Exterior Gateway
! Border Gateway Protocol (BGP)
136
137. Routing Information Protocol
(RIP)
! Características
! Roteamento Distance-Vector
! Projetado para redes locais, isto é, redes dotadas de
broadcast
! Faz broadcast periódico da sua tabela de
roteamento aos seu vizinhos (compartilham a mesma
rede)
! Pode ser também usados para WAN
! Usa UDP
137
138. Routing Information Protocol
(RIP)
! Operação Básica
! Broadcast da tabela de roteamento a cada 30s, ou
quando for atualizada
! Mensagens: prefixos das sub-redes + distâncias
! Métrica: Distância → número de hops (roteadores)
da melhor rota entre o roteador e a sub-rede
! Oscilação entre 2 caminhos: tabela é atualizada
somente se a nova rota possuir distância menor que a
atual
138
139. Open Shortest Path First
(OSPF)
! Características
! Roteamento link-state
! Projetado para grandes redes IP
! Todos roteadores possuem a mesma base de dados
(topologia)
! Estrutura de dados – informações sobre interfaces
dos roteadores + estado dos links com os vizinhos –
LSA (Link-State Advertisement)
! Distribuição: Flooding
139
140. Open Shortest Path First
(OSPF)
! Características
! Melhor convergência que RIP
! Permite definição lógica de redes
! Fornece mecanismo de agregação de rotas
! Autenticação de rotas
! Não possui limitação na contagem de hops
! Atualização: quando ocorre alterações ou a cada 30
min.
! Usa multicast para enviar atualizações
! Métrica: custo que representa o trabalho exigido
para enviar um pacote através da interface
140
141. Border Gateway Protocol (BGP)
! Protocolo de roteamento entre Sistemas
Autônomos
! Técnica: Path-Vector Routing
! Informações sobre as redes que podem ser
alcançadas e os sistemas autônomos que devem ser
atravessados
! Definição de políticas de roteamento (evitar que um
determinado caminho seja percorrido)
141
142. Referências Bibliográficas
! Kurose, J. & Ross, K., Computer Networking –
A Top-Down Approach Featuring the Internet ,
Addison Wesley; 3rd edition, 2005.
! Tanenbaum, A. S., Computer Networks , 4th
edition, Prentice-Hall, 2002, ISBN
0130661023.
! Peterson, L. & Davie, B., Computer Networks:
A Systems Approach , 3rd edition, Morgan
Kaufmann, 2003, ISBN 155860832X.
142
144. Comunicação de Dados
• Formas de sinalização (analógica e digital)
• Modos de transmissão (serial e paralela)
• Ritmos de transmissão (síncrona e assíncrona)
• Modos de operação (simplex, half-duplex e full-
duplex)
• Tipos de ligação (ponto a ponto ou multiponto)
145. Comunicação de Dados
• Banda larga e Banda básica
• Multiplexação
• Modulação
• Comutação
• Fontes de distorção de sinais
• Detecção de erros
146. Formas de sinalização
• Analógica
• informações geradas por fontes sonoras têm
variações contínuas no tempo
• Digital
• níveis discretos de tensão ou corrente. Pulsos nos
quais a amplitude é fixa
• Intervalo de sinalização: amplitude fixa
• Baud: número de intervalos por segundo de um sinal digital
• Bps ≥ Baud
148. Modos de transmissão
• Paralela
• transmissão simultânea de vários bits (em geral um
byte), utilizando várias linhas de comunicação
• utilizada internamente nos computadores e para
distâncias curtas
• Serial
• os bits são transmitidos um a um, em seqüência, em
um única linha de dados
• é o tipo de transmissão mais utilizada em redes de
computadores (Ex.: RS-232)
149. Ritmos de transmissão
• Síncrona
• cadência fixa para transmissão seqüenciada dos bits
• emissor e receptor devem estar sincronizados
• Assíncrona
• não exige fixação prévia de padrão de tempo
• tempo de transmissão entre dois grupos de bits pode
variar
• Utiliza start bits e stop bits
150. Modos de operação
• A transmissão e a recepção podem ou não
existir simultaneamente no tempo
• Simplex
• comunicação em uma única direção
• Half-Duplex
• comunicação em ambas as direções, porém não
simultaneamente
• Full-Duplex
• comunicação em ambas as direções simultaneamente
151. Tipos de ligação
• Ponto-a-ponto
• apenas dois equipamentos interligados por um meio
físico de transmissão (Ex.: linha telefônica)
• Multiponto
• vários equipamentos interligados por um meio físico
de transmissão (Ex.: redes locais)
152. Banda passante
• Banda passante de um sinal
• intervalo de freqüências que compõem o sinal (Ex.:
300 Hz a 3300 Hz - sinal de voz)
• Largura de banda
• tamanho da banda passante, ou seja, a diferença
entre início e final da banda (Ex.: 3 KHz)
• Taxa de transmissão de dados
• Depende da largura de banda
• Limitada a duas vezes a largura de banda (1 bit por
intervalo de sinalização)
• Especificada em bits por segundo (bps)
153. Multiplexação
• Justificação
• Banda passante necessária para um sinal é, em geral, bem
menor do que a banda passante dos meios físicos disponíveis
• Pode-se aproveitar a banda passante não utilizada para
transmitir outros sinais
• Multiplexação
• Compartilhamento de um mesmo canal de transmissão por
vários sinais, sem interferência entre eles, para aproveitar
toda a banda passante
• Multiplexação na freqüência e no tempo
154. Multiplexação na freqüência -
FDM
• Procedimento no transmissor
• Os sinais são filtrados para preservar a faixa relativa à banda
passante de cada um
• Deslocamento da faixa de freqüência original dos sinais, para
que ocupem faixas disjuntas
• Procedimento no receptor
• Conhecimento da faixa de freqüência do sinal
• Deslocamento do sinal para a faixa original
• Filtro para reconstituir o sinal original
• Ex.: Freqüências de rádios (91,5 MHz)
156. Multiplexação no tempo - TDM
• Capacidade de transmissão (em bps), em muitos
casos excede a taxa de geração dos
equipamentos conectados
• Vários sinais são intercalados no tempo
• TDM síncrono
• intervalos (frames) e subintervalos (segmentos)
• canal: conjunto dos segmentos, um em cada frame
• TDM assíncrono
• não existe alocação de canal
• eliminação do desperdício
157. Modulação
• Deslocamento do sinal original, de sua faixa de
freqüência para outra faixa
• Sinal original - sinal modulador
• Portadora (carrier) - onda básica usada no
deslocamento
• Modulação analógica
• Modulação por Amplitude - AM
• Modulação por Freqüência - FM
• Modulação por Fase - PM
158. Modulação Digital
• Modulação por Chaveamento da Amplitude
• Amplitude do sinal resultante varia de acordo com a amplitude
do sinal que se quer modular
• Modulação por Chaveamento da Freqüência
• freqüência varia de acordo com o sinal
• Modulação por Chaveamento da Fase
• alteração de fase em 180o para bit 1 e não alteração para bit 0
• amplitude e freqüência não são alteradas
• MODEM - MODulador / DEModulador
162. Modulação
• V.32 bis
• 14.400 bps
• 6 bits por amostragem
• 2400 bauds
• 64 pontos
• V.34
• 28.800 bps (V.34+ 33.600)
• V.90
• 56 Kbps
• Um lado deve ser digital
163. Padrão V.90
• Padronizado pelo ITU em 2/98
• Conexão digital do servidor à Rede Telefônica
(ex. E1 ou RDSI)
164. Banda larga e Banda básica
• Banda = canal
• Transmissão em banda básica (baseband)
• Sinalização digital
• Todo o espectro é utilizado para produzir o sinal
• Não há modulação
• Transmissão em banda larga (broadband)
• Sinalização analógica
• Multiplexação em freqüência
• Ex.: TV a cabo; IEEE 802.4
165. PCM - Pulse Code Modulation
• Sinal de voz é originalmente analógico
• Para transmissão digital deve ser codificado em
sinal digital
• CODEC - CODer / DECoder
• PCM - principal técnica utilizada por CODECs
• Utilizada em centrais telefônicas digitais
• Utiliza 8.000 amostras de 8 bits por segundo
para digitalizar a voz = 64 Kbps