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Redes de ComputadoresProfessor: Mauro Jansen
Redes de Computadores
Protocolos de comunicação de dados
Objetivos
� Conhecer o conceito e aplicação de protocolos
� Conhecer os protocolos existentes e sua relação com as camadas do modelo OSI
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Protocolos 2
relação com as camadas do modelo OSI
Protocolos de comunicação de dados
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Protocolos 3
comunicação de dados
Protocolo de comunicação de dados
• Segundo Torres (2004), protocolo é uma “linguagem” usada pelos dispositivos de rede de modo que eles consigam se entender, isto é, trocar informações entre si.
• Um protocolo é um conjunto de regras que
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• Um protocolo é um conjunto de regras que governa a comunicação de dados (FOROUZAN, 2006).
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Protocolos
Protocolos: analogia com a comunicação oral
Possíveis “protocolos” para comunicação:
- Idioma inglês
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Protocolos
JoãoFala: português, inglês
Fujiro NakombiFala: chinês, inglês
- Idioma inglês- Gestos e sinais
Protocolos
• Assim como existem várias línguas no mundo, na informática há diversos protocolos
• São esses protocolos que permitem a diferentes dispositivos comunicar-se através da rede
• Na prática a maioria dos protocolos são
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• Na prática a maioria dos protocolos são softwares que já vêm incorporados ou são instalados no sistema operacional de rede
• Estudaremos os protocolos localizando-os com base nas camadas do padrão TCP/IP
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Protocolos
Pilha de protocolos TCP/IP
DHCPFTP SMTPCamada de
AplicaçãoSNMPDNS RIP
Camada de
TransporteTCP UDP
HTTP
Camadas TCP/IP Protocolos
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Protocolos
IP (v4)Camada de Internet
ARP PPPSLIP
IGMPICMP
Camada de Rede Ethernet Frame Relay ATM
Protocolos da camada de aplicação
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Protocolos
DHCPFTP SMTPCamada de
AplicaçãoSNMPDNS RIPHTTP
de aplicação
Protocolo HTTP
• HTTP (Hipertext Transfer Protocol): protocolo de transferência de hipertexto
• Protocolo padrão da web, que hoje oferece conteúdo misto de texto, gráficos, som e vídeo
• O hipertexto é caracterizado pelo conteúdo misto
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• O hipertexto é caracterizado pelo conteúdo misto acima descrito interligado através de links
• O HTTP roda sobre o TCP/IP, portanto ao acessar uma página estamos usando HTTP, TCP/IP, a rede local e a internet
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Protocolos
Protocolo FTP
• FTP (FileTransfer Protocol): protocolo de transferência de arquivos• Protocolo ou serviço antigo e bastante utilizada de transferência de
arquivos entre dois computadores
• Embora seu uso tenha diminuído, com serviços na “nuvem” como DropBox e Google Drive, ainda é usado por empresas e sites de hospedagem
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• Variantes:– FTPS (Secure File Transfer Protocol): protocolo FTP com uma camada
SSL para segurança, ou seja é o FTP com certificado
– SFTP (SSH File Transfer Protocol): é uma extensão de um outro protocolo, o SSH (Secure Shell) que permite a conexão/transferência de dados remotamente com a vantagem da criptografia na conexão entre o cliente e o servidor
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Protocolos
Protocolo SMTP
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol ): protocolo de transferência de e-mail simples
• Protocolo padrão para envio de e-mails através da internet
• É um protocolo de texto simples
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• É um protocolo de texto simples• Recebe um ou mais destinatários de uma
mensagem, que são validados, e depois envia a mensagem
• Usa a porta 587 (antiga 25)
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Protocolos
Protocolo DNS
• DNS (Domain Name System): Sistema de Nomes de Domínio
• Faz a correspondência entre nomes de servidores (ex: www.ifma.edu.br ) e o respectivo endereço IP ( ex: 200.137.128.53 )
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Protocolos
CLIENTE Servidor DNS
Quem é ifma.edu.br?
200.137.128.53
Protocolo DNS: cooperação entre servidores
• Fica localizado em um servidor, que pode ser dedicado ou não a esse serviço
• Quando um servidor DNS não conhece um endereço, pergunta a outros servidores DNS até descobrir
3) Quao o DNS e IP p/ 2) Não tenho o IP de Servidor
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Protocolos
IP p/ ifma.edu.br?
CLIENTE Servidor DNS
1) Quem é ifma.edu.br?
8)O IP de ifma.edu.br é
200.137.128.53
2) Não tenho o IP de www.ifma.edu.br.
Deixe-me procurar um servidor DNS para
ifma.edu.br
Servidor DNS
“.edu.br”
Servidor DNS “ifma.edu.br
4) O DNS p/ ifma.edu.br é net1.com.br e seu IP é
1.1.1.254
5) Qual o IP p/ ifma.edu.br?
6) O IP de ifma.edu.br é
200.137.128.53
7) Vou guardar o IP de
ifma.edu.br como
200.137.128.53
Protocolo DHCP
• DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Protocolo de configuração dinâmica de estações
• Responsável pela configuração dinâmica de endereços IP em uma rede– Atribui endereços IP quando um computador é
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– Atribui endereços IP quando um computador é inicializado ou conectado a uma rede
• Formas pelas quais podemos atribuir endereços IP aos computadores:– Manual: em cada computador, nas configurações de
rede– Automática: usando o protocolo DHCP
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Protocolos
Endereços IP: atribuição manualou automática com DHCP?
• Atribuição manual de endereços:– Cada computador deve ter um IP único– Trabalhosa e pode ser demorada– Risco de duplicação indesejada de IP’s (conflito de IP)– Em redes grandes, é difícil localizar duas máquinas
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– Em redes grandes, é difícil localizar duas máquinas que estão com conflito de IP
– Recomendada apenas em redes pequenas
• Atribuição automática, com DHCP:– Funciona na filosofia cliente-servidor– Custo inicial da configuração de um servidor DHCP
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Protocolos
Protocolo DHCP: funcionamento
• O servidor DHCP mantém uma tabela com os nomes dos diversos computadores da rede
• Atribui a eles um IP dentro de uma ou mais faixas de endereço, configuradas pelo administrador da rede (não são endereços aleatórios)
O servidor DHCP apenas empresta o endereço ao cliente:
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• O servidor DHCP apenas empresta o endereço ao cliente: a renovação do endereço é de responsabilidade do cliente– Se um computador não requisita seu endereço após um
determinado tempo, ele pode ser cedido a outro computador
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Protocolos
Mesmo com o DHCP, alguns endereços precisam realmente ser fixos, como por exemplo o do próprio servidor DHCP e outros servidores e
dispositivos, como impressora compartilhada na rede
Protocolo DHCP: funcionamento
Computador Endereço IP
1. Micro PC03 e ligado e pede um endereço IP
2. Servidor DHCP consulta tabela e vê que PC03 já obteve um IP antes, então envia a mensagem com o IP 192.168.0.4
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Protocolos
Computador Endereço IP
PC01 192.168.0.2
PC02 192.168.0.3
PC03 192.168.0.4
PC04 192.168.0.5
PC05 192.168.0.6
PC06 192.168.0.7
PC07 192.168.0.8
PC08
Protocolo DHCP: funcionamento
Computador Endereço IP
1. Micro PC08 é ligado e pede um endereço IP
2. Servidor DHCP consulta tabela e não encontra PC08, então, escolhe o próximo IP na faixa e envia para PC08: 192.168.0.9 e atualiza a tabela
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Protocolos
Computador Endereço IP
PC01 192.168.0.2
PC02 192.168.0.3
PC03 192.168.0.4
PC04 192.168.0.5
PC05 192.168.0.6
PC06 192.168.0.7
PC07 192.168.0.8
PC08 192.168.0.9
Protocolo DHCP: verificando na conexão do computador
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Protocolos
Detalhe da conexão de rede no Windows: computador obteve o IP 10.0.2.15 do servidor DHCP 100.2.2
Protocolo SNMP
• SNMP (Simple Network Management Protocol ): Protocolo de gerenciamento típico de redes TCP/IP
• Facilita o intercâmbio de informações entre os dispositivos de rede, como placas e switches
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dispositivos de rede, como placas e switches• Possibilita ao administrador de rede:
– Gerenciar o desempenho da rede– Encontrar e resolver eventuais problemas– Obter dados para planejamento e expansão da rede
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Protocolos
Protocolo SNMP – estrutura de funcionamento
• Agentes: são equipamentos gerenciáveis (ex: switches, modems, impressoras, servidores, etc.)– Contém “objetos” (informações, configurações, estatísticas)
• Gerentes: softwares de gestão de redes que permitem ao administrador executar tarefas administrativas através dos dados coletados
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dos dados coletados
• Mensagens: chamadas PDU (Protocol Data Units), são usadas na comunicação entre agentes e gerentes– GET (leitura), SET (escrita), TRAP (resposta)
• MIB (Management Information Base): banco de informações sobre cada equipamento (temperatura, tráfego, usuários, estatísticas, configurações, etc.)
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Protocolos
Protocolos da camada de Transporte
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Protocolos
de Transporte
Camada de
TransporteTCP UDP
Endereços e Portas
• Já sabemos que cada computador tem um endereço IP único na rede, porém em um computador, podemos ter vários programas executando ao mesmo tempo
• O recurso de portas é usado para identificar para
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• O recurso de portas é usado para identificar para qual programa o pacote de dados é destinado– Cada programa ou serviço recebe um número de
porta padrão• Existem 65.536 portas TCP e 65.536 portas UDP,
numeradas de 0 a 65.535
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Protocolos
Endereços e Portas
Em uma casa ou prédio, no mesmo endereço podemos ter vários destinatários (PORTAS):
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Protocolos
Fonte> http://br.ccm.net/faq/12065-o-que-e-tcp-ip-como-funciona-e-para-o-que-serve
Endereços e Portas: portas mais usadas
• As portas TCP mais usadas (well known ports) são as portas de 0 a 1023Porta Utilização
80 Servidores web
21 Servidores FTP
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Protocolos
22 SSH
23 Telnet
25 SMTP
443 HTTPS
Protocolo TCP
• TCP (Transfer Control Protocol): Protocolo de controle de transferência
• Permite dar segurança à transferência de informações e verificar se a mesma foi bem sucedida pelo receptor, caso contrário, envia novamente
Os dados circulam na forma de PACOTES
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• Os dados circulam na forma de PACOTES
• O TCP é orientado a conexão: mantém um diálogo entre origem e destino enquanto empacota as informações
• Características:– Requer negociação (“Olá, pronto para comunicar?”)
– Comunicação confiável (certifica se houve recebimento)
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Protocolos
Protocolo TCP e pacotes
• Pequena unidade de informação que é transmitida pela rede.
• Qualquer mensagem (e-mail, páginas, arquivos) que é transmitida pela rede é enviada, na verdade, dividida em pequenos pedaços,
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verdade, dividida em pequenos pedaços, chamados pacotes.
Informática Básica –
Internet31
TCP: Estrutura do pacote TCP
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Protocolos
https://pt.wikibooks.org/wiki/Redes_de_computadores/Protocolo_TCP
Protocolo TCP: funcionamento
• Envio:– Verifica se o destinatário está pronto para receber os dados
– Divide os dados em pacotes e compacta-os
– Enumera os pacotes
– Envia
Recebimento:
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• Recebimento:– Recebe
– Verifica se pacotes chegaram bem
– Se houve falha, reclama os pacotes que não chegaram
– Reune os pacotes antes de entregá-los aos softwares
– Avisa que recebeu, para que o remetente saiba que os dados chegaram direitinho
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Protocolos
Protocolo TCP: exemplo
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ProtocolosFonte> http://br.ccm.net/faq/12065-o-que-e-tcp-ip-como-funciona-e-para-o-que-serve
Protocolo UDP
• UDP (User Datagram Protocol): protocolo de datagramado usuário
• Protocolo simples que oferece às aplicações um serviço básico de entrega de pacotes
• Não orientado a conexão
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• Coloca a mensagem recebidas da camada de aplicação dentro de um segmento (pacote UDP) usando números de porta para identificar as aplicações:
• Não garante comunicação confiável– Não controla a ordem em que os segmentos chegarão
– Não oferece garantia de que chegarão
– Não certifica se houve recebimentoRedes de Computadores
Protocolos
Protocolo UDP: estrutura do pacote (datagrama) UDP
Porta de origem Porta de destino
Comprimento da mensagem Checksum
Dados
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Protocolos
Protocolos da camada de Internet
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Protocolos
de Internet
IP (v4)Camada de Internet
ARP PPPSLIP
IGMPICMP
RARP
Protocolo IP (Internet Protocol)
• Responsável pelo endereçamento do pacote a ser transmitido, adicionando ao mesmo um cabeçalho que permite o roteamento do pacote pela rede
• O cabeçalho contém:
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• O cabeçalho contém:– Endereço IP de origem e de destino– Identificador de protocolo– CRC: valor calculado para verificação de erros– TTL (Time to Live): indica o tempo em segundos que o
pacote poderá permanecer na rede, evitando loop infinito no tráfego de rede
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Protocolos
Protocolo ICMP
• ICMP (Internet Control Message Protocol):protocolo de mensagem de controle
• Trabalha em conjunto com o IP• Serve para enviar mensagens para
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• Serve para enviar mensagens para responder a pacotes e informações que não foram entregues corretamente
• Após receber uma mensagem ICMP, o emissor envia novamente o pacote de dados não recebido
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Protocolos
Protocolo ARP
• ARP (Address Resolution Protocol): Protocolo de resolução de endereços
• Responsável pelo mapeamento entre endereços lógicos (endereços IP) e endereços físicos (endereços MAC)
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(endereços MAC)• No TCP/IP as referências aos endereços das
estações são feitas usando endereços IP– O endereço físico do destinatário é descoberto
dinamicamente pelo transmissor antes de efetuar a comunicação, usando o protocolo ARP
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Protocolos
Protocolo ARP: programa arp
• Programa disponível na maioria dos SO de rede que permite visualizar a tabela ARP utilizada pelo protocolo IP para identificar o endereço físico do computador destino
• É executado na janela de linha de comando (prompt de comando do Windoes ou terminal no Linux). Ex.:
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Protocolos
mauro@mauro-Lenovo-G460 ~ $ arp -a
? (10.3.2.2) em 64:51:06:62:bb:bf [ether] em wlan0
? (10.3.2.1) em 00:00:5e:00:01:04 [ether] em wlan0
? (10.3.2.37) em 6c:71:d9:1b:24:10 [ether] em wlan0
mauro@mauro-Lenovo-G460 ~ $
Protocolo RARP
• RARP (Reverse Address ResolutionProtocol)
• Permite algo inverso ao ARP: encontrar uma rede Ethernet que corresponda a um
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uma rede Ethernet que corresponda a um determinado IP
• Ex: estação de trabalho sem disco rígido (estação diskless) é inicializadaResolve o problema de
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Protocolos