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Cap. 4 – TCP/IP - 1Protocolos de Redes – 1º NA TRC

Protocolos de Redes


Introdução

Endereçamento IPv4

IP - Internet Protocol

ICMP - Internet Control Message Protocol

Roteamento

TCP - Transmission Control Protocol

UDP - User Datagram Protocol

Conteúdo


7. Aplicação

6. Apresentação

5. Sessão

4. Transporte

3. Rede

2. Enlace

1. Fisica

TCP

IP

Ethernet, TOKEN RING, FDDI,

ATM, X25, PPP, Frame Relay, etc.

Aplicações

(HTTP, TELNET, FTP, etc)

Vários meios físicos

OSI TCP/IPA figura ao lado confronta a Arquitetura TCP/IP com o Modelo OSI e nela pode ser observado que a parte referente às sub-redes de acesso da Arquitetura TCP/IP corresponde a camada física e a camada de enlace do modelo OSI.

Vale observar que, quando o IP é utilizado sobre uma rede PSDN (Packet Swichted Data Network), a parte de sub-rede de acesso abrange também uma parte da camada de rede do Modelo OSI.

Introdução: Revisão - Arquitetura TCP/IP


A Arquitetura TCP/IP não padroniza as sub-redes de acesso, permitindo, portanto, que qualquer tecnologia possa ser empregada para interconectar um sistema computacional a uma rede TCP/IP, bastando para isso que sejam desenvolvidas as respectivas interfaces de comunicação entre o IP e cada sub-rede. Na própria figura estão citadas algumas das tecnologias de sub-rede que podem ser utilizadas. Tendo em vista que cada tecnologia de sub-rede possui seu próprio protocolo, esquema de endereçamento, taxa de transmissão e meios físicos surge a necessidade de um elemento denominado roteador, cuja função é permitir que conjuntos de sub-redes heterogêneas interoperem provendo a compatibilização entre as mesmas.

Introdução: Arquitetura TCP/IP

TCP

TELNET SMTPHTTP

IP

UDP

SNMP

ATM, X25, Frame Relay, PPP, Ethernet, Token Ring, FDDI, etc...

APLICAÇÕES

TRANSPORTE

INTERNET

SUB-REDE

NFS DNSFTP


Endereçamento IPv4


IP (Internet Protocol)

FUNÇÃO DO IP Transporte de Mensagens através das sub-redes até o destino

APLIC

TCP/UDP

IP

R 1

R 1

R 2

R 3IP

R 3R 2R 1

IP

R 4R 2R 4

APLIC

TCP/UDP

IP

R 4

Sub-rede

Sub-rede

Sub-rede

Sub-rede


Endereço IP: Formato

00011010 01101000 00000000 00010011

26 104 0 19

32 bits

00011010011010000000000000010011

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits


Endereço IPClasses de endereçamento

rede host

rede host0 318 16 24

rede host

endereço multicast

reservado para uso futuro

0

10

110

1110

11110

Classe A

Classe B

Classe C

Classe D

Classe E

http://www.flumps.org/ip/index.html


Endereço IPClasses de endereçamento

26 104 0 19

128 66 12 1

192 178 16 1

rede (8 bits) host (24 bits)

rede (16 bits)

rede (24 bits)

host (16 bits)

host (8 bits)

Classe A

Classe B

Classe C


IPv6

• Os protocolos IPv6, diferente do IPv4, operam com números em 128 bits em vez de 32 bits. Isso Significa, na prática, que o número de endereços disponíveis salta dos 4.294.967.296 para impressionantes 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456.

• O número equivale a cerca de 5,6 x 1028 endereços por pessoa.

• Equivale também a 5.200 endereços por metro quadrado do Planeta Terra.


Endereçamento: Exemplo


hubswitch

roteador

Matriz São Paulo/ SP

Fábrica 1

Fábrica 2

Servidores LocaisCPD – Campinas/SP

Servidor Corporativo

FilialRio de Janeiro/SP

FilialCuritiba/PR

Funcionários

Exercício: Fazer uma proposta de endereçamento para a rede:


Endereço IP: Faixas de Utilização

Classe Faixa Utilização

A 0.0.0.0 A 0.255.255.255 Não utilizável

A 10.0.0.0 A 10.255.255.255 Reservado para redes privadas

A 127.0.0.0 a 127.255.255.255 Não utilizável. Loopback para teste de interfaces.

B 172.16.0.0 a 172.31.255.255 Reservado para redes privadas.

C 192.168.0.0 a 192.168.255.255 Reservado para redes privadas.


NAT: Network Address Translation

• Redes com IP Privados não conseguem conexão direta de seus hosts com a Internet;

• A rede precisa de um conjunto de endereços válidos (registrados) para essa comunicação;

• O NAT é uma função executado em equipamentos de borda da rede corporativa (roteadores, firewalls) que associa um endereço IP Privado interno com um endereço válido e número de portas que será utilizado durante a comunicação.


NAT: O Problema

• Os computadores H1, H2, H3 e H4, com esses endereços não roteáveis, não conseguem comunicar para fora de suas respectivas redes.


NAT: Solução

• NAT administra um pool de endereços na fronteira da rede e atribui um endereço válido para um host quando ele inicia uma comunicação com o mundo externo:

H1

private address: 10.0.1.2public address: 128.143.71.21

H5

Privatenetwork

Internet

Source = 10.0.1.2Destination = 213.168.112.3


public address: 213.168.112.3NATdevice



PrivateAddress

PublicAddress

10.0.1.2 128.143.71.21


Tabela NAT• A Tabela NAT administra um pool de endereços válidos atribuindo dinamicamente

esses endereços para os hosts internos:

Rede Privada10.x.y.z

Rede Pública

128.143.r.s

x y z r s

0 1 2 71 2110.0.1.2 213.168.112.3

Origem: 10.0.1.2Destino: 213.168.112.3

Origem: 128.143.71.21Destino: 213.168.112.3

Origem: 213.168.112.3Destino: 10.0.1.2

Origem: 213.168.112.3Destino: 128.143.71.21


Tabela NAT: ExemplosRede

Privada10.x.y.z

Rede Pública

128.143.r.s

x y z r s

0 1 2 71 2110.0.1.2 213.168.112.3

Origem: 10.0.1.2Destino: 213.168.112.3

Origem: 128.143.71.21Destino: 213.168.112.3

Origem: 213.168.112.3Destino: 10.0.1.2

Origem: 213.168.112.3Destino: 128.143.71.21

71 2210.2.4.17 185.25.36.87

Origem:Destino:

Origem:Destino:

Origem: Destino:

71 2310.7.44.80 212.169.113.4

Origem:Destino:

Origem:Destino:

Origem:Destino:

Origem:Destino:Origem:Destino:


NPAT: Network Port and Address Translation

• Usado quando tem-se apenas um endereço válido de rede para mapear vários hosts na rede interna;

• NPAT: Utiliza o endereço válido e mapeia os endereços internos em portas de TCP e de UDP;

• É também conhecido como IP Masquerading: Mascaramento de IP.


NPAT: Exemplo

H1

private address: 10.0.1.2

Private network

Source = 10.0.1.2Source port = 2001


NATdevice

PrivateAddress

PublicAddress

10.0.1.2/2001 128.143.71.21/2100

10.0.1.3/3020 128.143.71.21/4444

H2

private address: 10.0.1.3


Internet

Source = 128.143.71.21Destination = 4444

128.143.71.21


Tabela NPAT

Rede Privada10.x.y.z/p

Rede Pública128.143.71.21/p

x y z p

0 1 2 210010.0.1.2

p

Aplicação porta: 2001 2001

0 1 3 44442001Aplicação porta: 3020

10.0.1.3


Tabela NPAT

Rede Privada10.x.y.z/p

Rede Pública128.143.71.21/p

x y z p

0 1 2 2100

10.0.1.2

p

Aplicação porta: 2001 2001

0 1 3 44442001Aplicação porta: 3020

10.0.1.3

Aplicação porta: 3233

Aplicação porta: 1751


Endereço IPSub-redes

ENDEREÇAMENTO

Roteador

0.4 0.5 50.2

0.2 0.3 22.1

0.0 0.1 50.1

Normal

12.2 12.3 120.1

12.1

120.2

Rede128.66.-.-

Roteador

2.14 2.30

1.1 1.22 1.50

0.1 0.2 0.110

Com Sub-Endereçamento

15.1 15.10

Rede128.66.-.-

Ø3.1 3.2

14.1 14.5

15

1

143

2

...


Endereço IPSub-redes

128 66 12 1rede (16 bits) host (16 bits)

Endereço classe B sem sub-rede

128 66 12 1rede (16 bits)

Endereço classe B com sub-rede

host (8 bits)sub-rede(8 bits)

rede sub-rede hostEndereço IP


Endereço IPMáscara de sub-rede

128 66 12 1Endereço classe B sem sub-rede

128 66 12 1Endereço classe B com sub-rede

rede sub-rede hostEndereço IP

uns uns zerosMáscara de sub-rede

11111111 11111111 00000000 00000000

11111111 11111111 11111111 00000000

255.255.0.0

255.255.255.0

128.66.12.1

128.66.12.1


Endereço IP: Endereços especiais

ID de sub-rede DescriçãoID de rede ID de host Exemplo

Este host nesta rede0 0 0.0.0.0

Host específico nesta rede0 ID de host 0.0.23.89

Endereço loopback127 qualquer valor 127.0.0.1

Broadcast limitado255 255 255.255.255.255

Broadcast direcionado a redeID de rede 255 10.255.255.255

Broadcast direcionado a sub-redeID de rede 255 10.4.255.255ID de sub-rede


hub

switch

roteador

Matriz São Paulo/ SP

Fábrica 1

Fábrica 2

Servidores Locais

Internet

CPD – Campinas/SP

Servidor Corporativo

FilialRio de Janeiro/SP

FilialCuritiba/PR

Funcionários

Exercício: Refazer a proposta de endereçamento para a rede, considerando que recebeu do provedor o endereço 144.14.0.0/16:


Resolução de Endereço: ARP/RARP


ARP (Address Resolution Protocol)RARP (Reverse Address Resolution Protocol)

• Endereços IP fazem sentido apenas para os protocolos TCP/IP.• Tecnologias de rede como Ethernet ou token ring possuem seu próprio

esquema de endereçamento.• O endereço de rede física identifica a interface a qual o quadro é destinado.

Na tecnologia Ethernet os endereços possuem 48 bits.• Protocolos de resolução de endereços fazem o mapeamento entre o endereço

de rede (endereço IP) e o endereço do meio físico.• ARP faz o mapeamento dinâmico de um endereço IP e o correspondente

endereço do meio físico.• RARP faz o mapeamento do endereço do meio físico e seu endereço IP

correspondente. É normalmente utilizado por hosts sem disco durante sua inicialização.


A R PAddress Resolution Protocol

• Princípio:

1. Requisitante envia broadcast com End. IP destino e o mapeamento End. IP x Físico da fonte

2. Todos recebem mensagem, mas só quem reconhece o End.IP responde3. Requisitante envia dados e atualiza seu mapeamento

• Detalhes:- GW possui memória cache de mapeamento que é atualizada- Broadcast deve ser evitado



FUNÇÃO DO IP Transporte de Mensagens através das sub-redes até o destino

APLIC

TCP/UDP

IP

R 1

R 1

R 2

R 3IP

R 3R 2R 1

IP

R 4R 2R 4

APLIC

TCP/UDP

IP

R 4

Sub-rede

Sub-rede

Sub-rede

Sub-rede


INTERNETINTERNET: Conjunto de redes interligadas por roteadores.

Os roteadores principais da rede formam espinhas dorsais (backbones)

R

R

R

R

R RedeTelefônica

BackboneInternet

EMBRATEL

R

RR

R

R

BackboneInternet

TELEMAR

RR

R

USA

USA

R 1

R 2

R 3

R 4



• O nível IP é responsável por encaminhar os dados dentro de uma rede TCP/IP.– Define a unidade básica de transmissão na rede: datagrama.– Define o esquema de endereçamento dos hosts da rede: endereço IP.– É responsável pela função de roteamento, escolhendo o caminho dos

datagramas dentro da rede.• Todos os outros protocolos (TCP, UDP, ICMP e IGMP) são transmitidos

pela rede como datagramas IP.• A camada IP fornece um serviço de entrega de datagramas não confiável e

não orientado a conexão.– Datagramas podem ser perdidos, duplicados, atrasados ou entregues fora

de ordem.• Definido pela RFC 791.


dados

opções (se houver)

endereço IP da origem, 32 bits

versão4 bits

tamanho docabeçalho

4 bits

checksum do cabeçalho, 16 bitstempo de vida(TTL), 8 bits

tamanho total (em bytes), 16 bits

20 bytes

0 15 16 31

endereço IP do destino, 32 bits

offset do fragmento13 bits

flags3 bits

tipo de serviço(TOS), 8 bits

protocolo, 8 bits

identificação, 16 bits

Cabeçalho IPca

beça

lho


• A versão atual do protocolo é 4.

• O tamanho do cabeçalho é definido em palavras de 32 bits, incluindo as opções, se existirem.

• O tipo de seviço define se o datagrama deve ser roteado normalmente ou de forma a minimizar o atraso, maximizar o fluxo, maximizar a confiabilidade ou minimizar o custo.

• O tamanho total do datagrama é definido em bytes.

• Os datagramas são normalmente numerados sequencialmente através do campo de identificação.

Cabeçalho IP (2)


Cabeçalho IP (3)

• Os campos flags e offset do fragmento são utilizados na fragmentação do datagrama.

• O tempo de vida define o número máximo de roteadores pelos quais o datagrama pode passar.

• O campo protocolo identifica qual protocolo entregou dados à camada IP.

• O checksum do cabeçalho não é calculado sobre os dados do datagrama.


Cabeçalho IP (4)

• O endereço IP da origem identifica o host originador do datagrama.

• O endereço IP do destino identifica o host destinatário do datagrama.

• O campo opções leva informações adicionais sobre o datagrama.

• O campo de dados leva as informações entregues por outros protocolos.


MTU (Maximum Transmission Unit)

• Algumas tecnologias de rede possuem um limite máximo para o tamanho de um quadro a ser transportado dentro da rede. Este limite é conhecido como MTU.

• Datagramas da camada IP com tamanho maior que o MTU da rede física devem ser fragmentados antes de serem enviados.

Rede MTU (bytes)

Hyperchannel 65535

16 Mbits/sec token ring 17914

4 Mbits/sec token ring 4464

FDDI 4352

Ethernet 1500

IEEE 802.3/802.2 1492

X.25 576

Point-to-point 296


IP: Fragmentação

Para poder executar as funções de envio e roteamento, as mensagens recebidas do TCP (ou UDP)podem ser fragmentadas em pacotes menores de acordo com o tamanho máximo suportado pelasub-rede considerada. Os vários pacotes que compõem uma mensagem TCP (ou UDP) podem serenviados cada um por um caminho diferente através das sub-redes, até chegarem ao seu destino.


Fragmentação do datagrama IP

cabeçalhoIP dados (1700 bytes)

datagrama IP

cabeçalhoIP

dados(600 bytes)

fragmento 1

ID = NTAM = 600FLAG2 = 1OFF SET = Ø

ID = NTAM = 1.700FLAG2 = ØOFF SET = Ø

cabeçalhoIP

dados(600 bytes)

fragmento 2

ID = NTAM = 600FLAG2 = 1OFF SET = 600

cabeçalhoIP

dados(500 bytes)

fragmento 3

ID = NTAM = 500FLAG2 = ØOFF SET =1.200


1.500FLGTa

OS

600FLGTa

OS 600FLGTa

OS 300FLGTa

OS

300FLGTa

OS 300FLGTa

OS

Exercício: completar os parâmetros dos cabeçalhos para as ocorrências de fragmentação abaixo


ICMP: Mensagens de Erro e Controle Em situações onde um datagrama não atinja o seu destino final devido a que umdeterminado roteador não tenha conseguido encaminha-lo para o próximo roteador oudestino final, é necessário informar à estação origem para que a mesma possa tomar asdevidas providências. A camada Internet possui o protocolo ICMP ( Internet ControlMessage Protocol), cuja função é transportar mensagens de erro e controle dentro da redeInternet.

O ICMP apenas informa a ocorrência de algum problema, cabendo às camadassuperiores de protocolo a função de tratar o problema detectado. O envio das mensagensICMP ocorre dentro de datagramas normais do IP como se fossem dados, obedecendo, noentanto, a um padrão específico de formato. As funções do ICMP são as seguintes :

Verificação das estações ativas da rede Informação sobre destino inacessível Envio de mensagens de controle de fluxo Informação sobre alteração da configuração da rede Informação sobre o descarte de pacotes Sincronização de relógios


ICMP: Formato do Datagrama

Type: especifica o significado da mensagem e o formato do resto do pacote. Exemplos: Echo Request (Ping), Echo Reply (resposta ao Ping), Destination Unreachable, Time Exceeded, etc

Code: provê informações adicionais a respeito do tipo da mensagem.

Checksum: checksum para a mensagem ICMP completa.

Message Dependant: não utilizada na maioria das mensagens ICMP. É uma área reservada para futuras extensões.

Information: para a maioria dos tipos de mensagens ICMP inclui o IP header inteiro e os primeiros 64 bits do datagrama IP que provocou a transmissão da mensagem ICMP.


ICMP: Formato do Quadro

Tipo Mensagem Descrição do Código Resposta ao Eco3 Destinatário inacessível rede inacessível

host inacessívelprotocolo inacessívelporta inacessívelfragmentação necessária ou fragmentação proibidafalha na rota especificada

4 Source Quench5 Redireção redireciona datag. para rede

redireciona datag. para hostredireciona datag. para tipo de serviço e rederedireciona datag. para tipo de serviço e host

8 Eco11 Tempo excedido tempo de vida excedido em trânsito

tempo de remontagem excedido12 Problema de Parâmetro ponteiro indica o erro13 Marca de Tempo14 Resposta à Marca de Tempo15 Solicitação de Informações16 Resposta de Informações17 Solicitação de Máscara de Endereço18 Resposta de Máscara de Endereço

CHECKSUMCÓDIGOTIPO1 1 2

PARÂMETROSINFORMAÇÕES


Roteamento IP

• É o processo de escolha do caminho que um datagrama IP deve seguir dentro da rede para chegar até seu destino.

• Um roteador é o dispositivo capaz de tomar decisões de roteamento.– É também conhecido por gateway por interligar duas ou mais redes.

• A camada IP utiliza uma tabela de roteamento para definir a rota dos datagramas.– Esta tabela pode ser montada manualmente pelo administrador do sistema

(rotas estáticas) ou automaticamente através de protocolos de roteamento (rotas dinâmicas).

• Fundamentalmente o roteamento é feito de duas formas:– entrega direta: quando o originador e destinatário pertencem a mesma

rede, a mensagem é enviada diretamente ao destinatário;– entrega indireta: quando o originador e destinatário pertencem a redes

distintas (separadas por gateways), a mensagem é encaminha ao gatewayda rede.


Roteamento IPRoteamento entre Gateways

Gateway G1

G2

G3

G4

G5

G7

Host F1

Host C1

Rede B

Rede A

Rede C

Rede DRede F

Rede E

G6

Host A1 EntregaDireta

EntregaIndireta


Roteamento IPTabela de roteamento

G2

G1192.168.23.0/24

10.0.0.0/8

192.168.87.0/24

172.16.0.0/16

G3

172.28.0.0/16

Tabela do gateway G1:

Destino Próximo Passo Interface

172.28.0.0 G2 tr2172.16.0.0 G2 tr210.0.0.0 direto tr2192.168.23.0 direto tr1192.168.87.0 direto eth1

eth1

tr2

tr1

tr1eth1

eth2

eth1


Roteamento: Tabelas


LAN128.5.0.0

LAN128.4.0.0

LAN128.6.0.0

LAN128.3.0.0

ATM128.1.0.0

FrameRelay

128.2.0.0

LAN128.7.0.0

LAN128.8.0.0LAN

128.10.0.0

LAN128.9.0.0

Rot1

Rot6

Rot5 Rot4

Rot3

Rot8

Rot7

Rot2

Rot9

DLCI 12DLCI 28 DLCI 37

DLCI 49

Roteamento: Exercício

Monte a tabela de roteamento do Roteador 5


Sistema CORE e Sistemas Autônomos

INVIÁVEL A IMPLEMENTAÇÃO DE UM ÚNICO ALGORÍTMO DE ROTEAMENTO EM TODOS OS GATEWAYS DA REDE

• O “overheard” do algorítmo de roteamento

• Manutenção e o isolamento de falhas muito difícil

• Modificação em varios diferentes lugares por várias diferentes pessoas


Sistemas Autônomos - SAGRUPO DE REDES E GATEWAYS RELATIVAMENTE HOMOGÊNEOS, CONTROLADOS POR UM ÚNICA AUTORIDADE ADMINISTRATIVA.

‘INTERIOR GATEWAYS’ (IG) - pertencem a um mesmo SAO protocolo de roteamento entre IGs são os ‘Interior Gateways Protocols’ (IGP), âmbito restrito ao SA

‘Exterior Gateways’ (EG) - pertencerem a diferentes SAsO protocolo de roteamento executado entre EGs - Sistema Core e cada Sistema Autônomo são os EGPs – “Exterior Gateway Protocols”

GC

REDE 1

REDE 2

GL

REDE 4

REDE 3

GL

GC

SISTEMA CORE

SISTEMA AUTÔNOMO A SISTEMA AUTÔNOMO B


Roteamento: Rotas Default

As rotas default são geralmente utilizadas para reduzir o tamanho da tabela de roteamento. No caso da figura, as rotas default fazem o roteamento em direção ao Border Router (roteador que conecta a rede da organização à Internet). O Border Router mantêm as rotas para as outras redes da Internet, implementa as políticas de roteamento e não propaga as rotas externas para os roteadores internos.


Protocolos de roteamento

• A função básica de um protocolo de roteamento é determinar as “melhores” rotas entre os pontos da rede.– Os protocolos diferem entre si na forma como eles chegam a tais informações e

como eles decidem quais rotas são melhores.• Os protocolos de roteamento são divididos em dois grupos: protocolos interiores e

exteriores.• Um protocolo interior é utilizado dentro de um sistema independente de redes

denominado sistema autônomo.– A definição de qual protocolo utilizar é feita pelo administrador do sistema

autônomo.• Os protocolos interiores mais comuns são o RIP e o OSPF.• Protocolos exteriores são utilizados para a troca de informações entre sistemas

autônomos, denominadas informações de alcançabilidade.– Esta informações indicam apenas quais rede podem ser alcançadas por um

determinado sistema autônomo.• O BGP é o protocolo exterior mais comum hoje.


Exemplos de Protocolos de Roteamento RIP (Routing Information Protocol): utilizado na troca de informações deroteamento entre sistemas que empregam o algoritmo de roteamento vector-distance. Ossistemas podem ser ativos, que informam suas rotas para os outros, ou passivos, queapenas escutam e atualizam suas rotas.

Hello: como o RIP, também utiliza o algoritmo de roteamento vector-distance. Noentanto, enquanto o RIP utiliza os hops para calcular a distância entre as redes, o Helloutiliza o retardo, isto é, o tempo estimado para que uma mensagem seja transferida atéuma determinada rede.

OSPF (Open Shortest Path First): utiliza o algoritmo de roteamento link-state ondeos sistemas envolvidos, periodicamente, testam o estado das suas ligações com todos osseus vizinhos e propagam tais informações de estado a outros sistemas da redepermitindo que todos os sistemas da rede conheçam, a cada instante, todos os enlacesativos da rede. Com estas informações, os caminhos são calculados utilizando oalgoritmo SPF (Shortest Path First) de Dijkstra.


Exemplos de Protocolos de Roteamento

IGRP (Interior Gateway Routing Protocol): utilizado na troca de informações deroteamento entre sistemas que empregam o algoritmo de roteamento vector-distance. Ossistemas podem ser ativos, que informam suas rotas para os outros, ou passivos, queapenas escutam e atualizam suas rotas.

IS-IS (Intermediate System to Intermediate System): várias semelhanças com oOSPF. Predominantemente usado em provedores e redes grandes. Suporta sub-redes emáscaras variáveis. Suporta autenticação e múltiplas rotas.

EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol): O EIGRP integra ascapacidades de protocolos de estado de link em protocolos vetor de distância. eleincorpora o algoritmo de atualização por difusão (DUAL), desenvolvido na SRIInternational, pelo Dr. J. J. Garcia-Luna-Aceves.


TCP: Características

O protocolo TCP oferece, para a camada de aplicação, um serviço de transporte fim-a-fim orientado à conexão e de alta confiabilidade que pode ser utilizado em qualquer tipo de rede não importando o grau de qualidade de serviço das sub-redes utilizadas. Ele garante a entrega das mensagens na mesma ordem em que foram submetidas, sem perda ou duplicação e também sem danificação. As principais funções desempenhadas pelo TCP são :

Transferência de dados Transferência de dados urgentes Estabelecimento e liberação de conexãoMultiplexação Segmentação Controle de fluxo Controle de erros Precedência e segurança


REDE 4

R

R

R

Ports

TCP (Transmission Control Protocol)

Email FTP Telnet

Acesso à Sub-Rede

TCP/UDP

Rede

Email FTP Telnet

Acesso à Sub-Rede

TCP/UDP

Rede

Email FTP Telnet

Acesso à Sub-Rede

TCP/UDP

Rede

REDE 2

REDE 1

REDE 3

R

Endereço IP


TCP: Segmentação

Quando o TCP recebe os dados de seu cliente, ele envia o máximo de dados que couberem na janela.

Um vez que o TCP é um protocolo byte-stream, ele pode dividir a mensagem em segmentos de qualquer tamanho para a transmissão.

O tamanho de cada segmento é independente dos blocos de dados que são passados pela aplicação ao TCP. Pode variar de zero a aproximadamente 500 bytes.

O número de seqüência assinalado para cada segmento é o número de seqüência que foi alocado para o primeiro octeto de dados do segmento.


TCP: Formato do Segmento


TCP: Significado dos Campos do Segmento Source Port: identifica a aplicação origem. Destination Port: identifica a aplicação destino. Sequence Number: número de seqüência do primeiro octeto do segmento.Acknowledgement: indica o número do próximo ACK que o transmissor de um segmento está esperando receber. Aplicado apenas quando o control bit ACK estiver ligado. Data Offset: especifica o número de words de 32 bits do header indicando, conseqüentemente, onde iniciam os dados no segmento. Este campo é necessário devido ao campo Options ser variável. Reserved: os 6 bits subseqüentes ao Data Offset são reservados e sempre preenchidos com zeros. Control Bits: para handshaking e outras funções específicas.Window: número de octetos (começando com o que está no campo acknowledgment) que podem ser aceitos pelo transmissor deste segmento. Checksum: verifica se o segmento foi transmitido sem erros. Urgent Pointer: este valor é um offset positivo a partir do campo Sequence Number e indica o final dos dados urgentes. Válido apenas se o control bit URG estiver ligado. Options: campo de tamanho variável disponível para indicar as opções do TCP. Este campo poderia ser utilizado, por exemplo, para indicar o tamanho máximo de segmento que o transmissor deseja receber. Padding: bits adicionais para garantir um header de tamanho múltiplo de 32 bits.


TCP (Transmission Control Protocol)

• Como é orientado à conexão, opera segundo três fases:– Estabelecimento de conexão– Transferência de Dados.– Liberação de Conexão


Mecanismo de Conexão

aplicação cliente solicitaconexão ao TCP

TCP informa à aplicaçãocliente o estabelecimentoda conexão

TCP informa chegada depedido de conexão àaplicação servidor

aplicação servidor aceitaconexão

TCP informa à aplicaçãoservidor o estabelecimentoda conexão

cliente servidor

seq - número de sequênciaack - número de reconhecimento( ) - quantidade de bytes de dados transmitidos

SYN - bit SYN ligadoACK - bit ACK ligado

legenda:


Mecanismo de Transmissão de Dados

aplicação clienteenvia dados TCP informa sobre

chegada de dados

cliente servidor

seq - número de sequênciaack - número de reconhecimento( ) - quantidade de bytes transmitidos

ACK - bit ACK ligadolegenda:


Controle de fluxoSliding Window

... 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ...

janela utilizável

janela oferecida

dados enviados ejá reconhecidos dados enviados,

mas ainda nãoreconhecidos

dados que podem serenviados assim que

desejadonão pode ser enviado

até que a janela se mova


Sliding WindowDeslocamento da Janela

... 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ...

... 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ...

janela se deslocacom o recebimentode ACKs

janela fecha com oenvio de dados


Mecanismo de Desconexão

aplicação cliente terminaseu lado da conexão

TCP informa à aplicaçãocliente o término da conexãopor parte do servidor

TCP informa à aplicaçãoservidor o término da conexãopor parte do cliente

aplicação servidortermina seu lado da conexão

cliente servidor

seq - número de sequênciaack - número de reconhecimento( ) - quantidade de bytes transmitidos

FIN - bit FIN ligadoACK - bit ACK ligado

legenda:


TCP: Controle de Congestionamento

• TCP possui duas fases de operação:– Slow Start– Congestion Avoidance

• Duas variáveis importantes:– Window– Threshold

• Fase de Slow Start: Window começa em 1 e cresce exponencialmente até Threshold.

• Fase Congestion Avoidance:depois do Slow Start cresce unitariamente até acontecer uma perda. Quando ela ocorre, implementa novamente o Slow Start, mas com o Threshold atualizado para metade da Windowatual.


TCP: Controle de CongestionamentoGráfico Exemplo

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Número de Transmissões

Win

dow

(em

seg

men

tos)

Threshold

Threshold


TCP: Resultados no Desempenho

• TCP considera perdas de pacotes problemas de congestionamento;

• Procedimentos de Low Start e Congestion Avoidance do TCP fazem com que a perda de pacotes na rede provoque uma deterioração rápida e acentuada no desempenho percebido pelas camadas superiores;

• Esse é um dos motivos de as aplicações multimídia interativas utilizarem o UDP como protocolo de transporte.


UDP: Características

O UDP é um protocolo não-orientado a conexão que provê apenas a função multiplexação. Ele não oferece meiosque permitam garantir uma transferência confiável de dados, uma vez que não implementa mecanismos dereconhecimento, de seqüenciação e nem de controle de fluxo das mensagens de dados trocadas entre dois sistemas. Osdatagramas podem, portanto, serem perdidos, duplicados ou entregues fora de ordem ao sistema de destino. Caso aaplicação queira um serviço não sujeito aos problemas mencionados, deverá assumir toda a responsabilidade pelocontrole dos erros. Opcionalmente, um datagrama UDP, pode conter um campo de checksum que permite a verificação da integridadedos dados transmitidos que serão descartados em caso de erro ficando sob a responsabilidade da aplicação arecuperação dos dados corretos.


UDP: Formato do Segmento

Source Port: indica o port do processo de origem para o qual deverá ser endereçada a resposta.

Destination Port: indica o port do processo destino com o qual é feita a demultiplexação no sistema destino.

Length: indica o tamanho (em octetos) do header mais a área de dados do segmento UDP.

Checksum: é opcional e prove um meio de determinar se os dados chegaram com erros.

prot redestrc 1na c4 interc redes v15a.pdf

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