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Internet e TCP/IP

Módulo G

A Internet : o que é?

Definição Geral: Uma vasta meta-rede (uma rede de redes) global de informações abertas composta de computadores

Definição Estrita (Internet IP): um conjunto de pelo menos 45.000 das 60.000+ inter-redes registradas, capazes de rotear pacotes IP entre si

Definição Ampla: a Internet IP somada a todas as redes conectadas capazes de rotear tráfego a um dispositivo ou processo destinatário

Incluindo

gateways de

aplicação (ex.:

e-mail), redes

store and

forward

(BITNET), e

redes usando

protocolos não

IP

O meio pelo

qual todos os

computadores

do mundo

podem se

comunicar uns

com os outros O número de

redes cujo

tráfego passa

pelos

principais

backbones

2

Uma Internet Organizacional

Mundo Exterior

Toda máquina conectada

transparentemente a cada

outra máquina

Internet

Uma cadeia alimentar de dados

Telecom “Pipes” (linhas privadas, dialup, X.25,

ISDN, Ethernet, FDDI, ATM, HIPPI)

O que as Pessoas

e Organizações

Fazem

Ferramentas (FTP, Telnet, SMTP, WWW,....)

Internet “Glue” (TCP,UDP/IP)

Gerenciamento de

Redes (SNMP)

3

O Modelo da Internet

Protocolos básicos IP e TCP / UDP

Hosts, Redes, Gateways, Aplicações

Acesso Discado

Enlaces de telecom

Redes (Networks)

Gateways

Hospedeiros (Hosts)

Modems e Linhas telefônicas para acesso discado

Tecnologia Internet

Fundamento: Rede de Redes - interligação por gateways (roteadores) Tipos de Computadores: grandes e pequenos (são tratados igualmente) Velocidade da Internet: rápidos e lentos (adaptável a qualquer velocidade) Importante: diferentes tecnologias de hardware interoperando Heterogêneo: múltiplos Sistemas Operacionais / plataformas de hardware Qualquer hardware: mascarando os detalhes do hardware

Conseqüência: implementação em praticamente todas as plataformas:

DOS Windows OS/2 Machintosh VMS (Digital) VM (IBM) Unix - influenciou fortemente o TCP/IP e vice-versa

4

A Solução TCP/IP de Arquitetura Aberta

O TCP/IP foi desenvolvido, em grande parte, dentro de universidades.

Características:

todos os protocolos estão documentados em Request for Comments (RFC) - livremente disponíveis

os protocolos são públicos e qualquer um pode implementar

protocolos foram concebidos para ter independência quanto a fabricantes/plataformas

são amplamente discutidos em Forums de Debates na própria Internet, por instituições de pesquisa e comerciais

a arquitetura é estruturada em níveis e deu origem ao modelo OSI, sendo que este último é bem mais rígido

O que é TCP/IP ?

Fundamental: conjunto de protocolos para transporte de mensagens e interconexão de redes Protocolos mais conhecidos (pelo próprio nome):

TCP - Transmision Control Protocol IP - Internet Protocol

5

Conjunto de Protocolos

IP: Internet Protocol

TCP UDP

Telnet FTP HTTP DNS TFPT NFS

Arpanet X.25 LAN Decnet Satnet Radio

Aplicação

Serviço Pt.-Pt. (Transporte)

Internet

Network

... ...

Tecnologias de Suporte

Questão: Em que tipos de rede posso usar TCP/IP ? Resposta: O TCP/IP independe da tecnologia de rede utilizada.

LANs (Local Area Networks)

Ethernet Token Ring FDDI ATM

WANs (Wide Area Networks)

Links Seriais (SLIP, PPP) X.25 T1, T2, T3, etc. ATM - ISDN DQDB

IP é encapsulado pelo quadro da rede de suporte IP Tunneling

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Endereçamento na Internet

Cada máquina é identificada como um HOST

identificação segurança contabilidade (parte comercial da Internet)

Vários níveis de endereçamento

Endereço físico (dependente do HARDWARE) Endereços Internet (número IP) Nomes textuais de HOSTS

Formato: 152.92.106.42 (numérico separado por ponto)

zeus.ime.uerj.br (textual)

Comunicação

Aplicação

Serviço Pt.-Pt.

Internet

Network

Aplicação

Serviço Pt.-Pt.

Internet

Network

Internet

Network

Internet

Network

Network

Host Bridge Gateways (Routers)

Host

7

Endereçamento na Internet

Classe A

Classe B

Classe C

Classe D

Classe E

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 1 2 3

0

1

1

0

1

net id

net id

net id

host id

host id

host id

1 1 1

1 1 1 1

0

0

multicast address

reservado para uso futuro

224.000.000.000 até 239.255.255.255

000 até 127

128.000 até 191.255

192.000.000 até 223.255.255

Subredes: usando máscaras

permite alterar o número de bits para hosts/redes

só é válido dentro da rede interna

para o resto da Internet ainda vale o esquema original

permite várias subredes com domínios de broadcast

diferentes ao invés de uma grande rede

uso mais flexível da faixa de endereços

roteamento e endereçamento interno faz um AND com a

máscara

Exemplo rede: 152.92.0.0 classe B máscara original 255.255.0.0 máscara de subrede: 255.255.255.192

últimos 6 bits para endereço de HOST 10 bits para endereço de subrede redes com até 62 hosts total de 1022 subredes

8

Endereço de Serviços no HOST

um host pode “hospedar” vários serviços

cada serviço é endereçado por uma identificação única no host

porta (ou socket)

existem serviços com portas bem conhecidas (convenção) - Well Known Ports

WWW:80, telnet:23, ftp:21

telnet

(23)

WWW

(80)

ftp

(21)

rede: 152.92.0.0

telnet 152.92.1.10

subrede: 152.92.1.0

IP: 152.92.1.10

IP - Internet Protocol

TCP/IP é baseado em Datagrama (IP) 1. pacote auto-suficiente (pouco overhead de protocolo) 2. sempre carrega endereço do destinatário e do remetente (endereço IP) 3. informação de controle suficiente para chegar ao destino 4. informação de controle para identificar o tipo de serviço associado a mensagem (UDP ou TCP) 5. informação de controle para identificar a porta de serviço (sockets) 6. informação útil pode ter tamanho variável

Datagrama:

termo genérico para uma mensagem auto-suficiente auto-suficiente: endereçamento e roteamento entrega da mensagem não é garantida

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Roteamento IP Regra nº1 - Todo HOST na Internet é potencialmente um roteador (gateway) Regar nº2 - Roteamento é baseado na informação de controle de cada IP e na informação local do HOST Regra nº3 - A decisão de roteamento é tomada por IP e para cada IP

Revisão Roteadores / Gateway para IP Roteando Datagramas IP unidade básica - datagrama IP

atravessando gateways

decisão sobre a rota a ser seguida

ou entrega diretamente ao destinatário ou envia adiante para outro roteador

Aplicação Aplicação Transporte Transporte Destino Gateway Destino Gateway Destino Gateway 128.66.1.0 128.66.12.3 128.66.1.0 128.66.1.5 128.66.1.0 128.66.1.2 128.66.12.0 128.66.12.2 128.66.12.0 128.66.12.3 default 128.66.1.5 default 128.66.12.1 default 128.66.12.1 My IP My IP My IP 128.66.12.2 128.66.12.3 128.66.1.5 128.66.1.2

Net: 128.66.12.0 Net: 128.66.1.0

Fonte Destino

Gateway

Roteamento - um exemplo

Token Ring

Ethernet

ArcNet

152.92.1.0

152.92.1.64

152.92.1.128

152.92.2.0

152.92.3.0

152.92.4.0

152.92.200.0

152.92.20.0 20.1 20.2 20.3 20.4

2.1 3.1

1.129

1.1

1.2 1.3

3.1

2.2

1.65

Rede: 152.92.0.0

máscara: 255.255.255.192

sub-redes: 64 números - 2

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Algoritmo de Roteamento extrai o endereço IP do destinatário de dentro do datagrama entrai o endereço de rede de dentro do endereço IP se (rede destino = minha rede - “da qual eu faço parte”)

envia direto para o destino usando a rede física senão se (destino coincide com uma rota específica de host na tabela)

envia para o gateway especificado nesta entrada da tabela

senão se (destino coincide com uma rede na tabela)

envia para o gateway especificado nesta entrada da tabela

senão se (existe uma rota default na tabela)

envia para o gateway especificado na entrada default da tabela senão

envia mensagem de No route to host ao destino

Protocolos de Roteamento

Preenchendo a tabela de rotas

roteamento estático roteamento dinâmico

Algoritmos de Roteamento

Vector-Distance

broadcast da tabela custo em termos de hops alcançabilidade não escala bem

Link-State (Shortest Path First)

informação completa da topologia da rede troca de informação de estado dos links

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RIP - Routing Information Protocol

Problemas: convergência lenta infinito pequeno Poison Reverse

Routing tables

Destination Gateway Flags Refcnt Use Interface

default 152.92.1.1 UG 2 15712 en0

127 127.0.0.1 U 1 17 lo0

127.0.0.1 127.0.0.1 UH 5 4324 lo0

152.92.1 152.92.1.10 U 11 19359 en0

152.92.1.32 152.92.1.30 UG 0 510 en0

152.92.1.65 152.92.1.65 UH 1 113 sl0

152.92.1.224 152.92.1.3 UG 0 2141 en0

152.92.2 152.92.2.62 UG 0 0 sl1

152.92.2.32 152.92.2.62 UG 0 4906 sl1

152.92.2.62 152.92.2.62 UH 1 2210 sl1

152.92.3 152.92.1.30 UG 0 189 en0

152.92.3.9 152.92.1.30 UGHD 1 179 en0

152.92.3.17 152.92.1.30 UGHD 1 173 en0

152.92.3.34 152.92.1.30 UGHD 0 8702 en0

152.92.4 152.92.4.1 U 2 13846 tr0

152.92.4.32 152.92.1.30 UG 0 340 en0

152.92.4.64 152.92.1.30 UG 0 107 en0

152.92.5 152.92.1.18 UG 0 0 en0

o mais popular redes médias Vector-Distance Hosts podem ser:

passivos

ativos

Regras de Operação:

rotas permanecem até surgirem rotas melhores se nenhum informação sobre a rota é “escutada”em 180s ,a rota é retirada da tabela 16 na métrica de hop-count significa rota inacessível

Address Resolution Protocol (ARP)

# arp -a

uerj-gw.uerj.br (152.92.1.1) at 0:0:c:1:b1:96 ethernet

vmesa.uerj.br (152.92.1.3) at 2:60:8c:8a:be:fb ethernet

? (152.92.1.15) at 0:40:5:28:8f:82 ethernet

? (152.92.1.18) at 0:0:b4:23:2f:d9 ethernet

dispo2.dinfo.uerj.br (152.92.1.24) at 0:40:5:28:ae:3a ethernet

eng-B.uerj.br (152.92.1.25) at 0:0:e8:2:73:b0 ethernet

fis-B.uerj.br (152.92.1.26) at 0:0:e8:2:a8:30 ethernet

geo-B-1.uerj.br (152.92.1.27) at (incomplete)

ditel1.dinfo.uerj.br (152.92.1.29) at 0:40:5:28:ae:2d ethernet

bl-d-gw.uerj.br (152.92.1.30) at 0:0:b4:23:50:ee ethernet

? (152.92.4.3) at 10:0:5a:a8:ff:cc token ring

? (152.92.4.6) at 10:0:5a:c9:5:5e token ring

mapear endereços físicos em endereços IP mapeamento estático: pouco conveniente as redes físicas mudam constantemente mapeamento dinâmico: ARP utiliza cache

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ARP: Funcionamento

Host A Host B Host C Host D

Funcionamento: Host A faz um broadcast Ethernet pedindo endereço IP: “o dono do endereço IP XYZ poderia me dizer seu endereço físico ?” Host D, o dono do IP XYZ, eventualmente, ouve o pedido e envia um datagrama com a resposta (endereço IP + endereço físico) O host que fez o pedido, Host A, recebe a resposta extrai o endereço físico e coloca na mensagem a ser enviada só então envia a mensagem inicial

Situação: Host A quer enviar um datagrama para Host D

endereço IP: XYZ

1 2

3

1 2 3

Transporte

Transporte: oferece um serviço de entrega de um processo origem a um processo de destino. Finalidade:

transporte fim-a-fim para as aplicações de forma independente da internet de suporte interface para o uso da rede por aplicações que precisam se comunicar com aplicações remotas. Só necessitam saber o endereço da máquina e o tipo de serviço destinatário. (IP + socket) Multiplexação/Demultiplexação

Características:

existe uma camada de Transporte que abstrai a aplicação das camadas inferiores. O Transporte é feito ponto-a-ponto existem várias Classes de Serviços para atender requisitos diferentes das aplicações (confiabilidade, correção de erros, etc.).

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TCP - Transmission Control Protocol

Características

serviço de entrega confiável

garante ordenação

estilo Circuito Virtual

multiplexação

detecção e correção de erros

interface de programação por sockets

Circuito Virtual 3 fases

estabelecimento do circuito troca de mensagens encerramento do circuito

número do CV

UDP - User Datagram Protocol

Características

serviço de entrega não confiável

não garante ordenação

só acrescenta multiplexação e detecção de erro ao IP

interface de programação por sockets

Datagrama serviço não garantido não possui as 3 fases do CV mais simples

Questão: quando usar UDP e quando usar TCP ?

TCP: FTP, TELNET UDP: NFS, aplicações CLIENT/SERVER em LANs

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Internet Control Message Protocol

Mensagens de Controle

em uma rede local, física, os sinais de hardware controlam o comportamento dos HOSTS sinais de controle de hardware não atravessam as diversas redes em uma internet mensagens de controle são definidas para o TCP/IP, com diversas finalidades e são encapsuladas em IP as mensagens de controle também podem provocar ou se prejudicar por erros conduzindo a avalanches

Mensagens ICMP definidas echo request echo replay destination unreachable source quench network redirect time exceeded parameter problem timestamp request timestamp reply address mask request address mask reply

PING

jangada% ping merit.edu

PING merit.edu (35.1.1.42): 56 data bytes

64 bytes from 35.1.1.42: icmp_seq=0 ttl=241 time=865 ms







^C

--- merit.edu ping statistics ---

7 packets transmitted, 7 packets received, 0% packet loss

round-trip min/avg/max = 788/1269/2420 ms

jangada%

Todo host deve ser capaz de responder ao um ping (pong ?)

informações úteis para administração

algumas implementações tem o problema do “big ping”

usa ICMP echo

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TRACEROUTE

jangada% traceroute merit.edu

traceroute to merit.edu (35.1.1.42), 30 hops max, 40 byte packets

1 uerj-gw (152.92.1.254) 3 ms 3 ms 3 ms

2 cisco-lncc.rederio.br (192.80.207.41) 22 ms 22 ms 22 ms

3 192.80.207.130 (192.80.207.130) 25 ms 25 ms 34 ms

4 sdsc-brnet.cerf.net (134.24.112.100) 691 ms 687 ms 681 ms

5 mobydick-cerf.cerf.net (134.24.99.3) 680 ms 1915 ms 1001 ms

6 nynap-sdsc-atm-ds3.cerf.net (134.24.17.200) 744 ms 744 ms 744 ms

7 sprintnap.mci.net (192.157.69.11) 745 ms 754 ms 753 ms

8 border2-hssi1-0.NewYork.mci.net (204.70.45.5) 757 ms 749 ms 1135 ms

9 core-fddi-1.NewYork.mci.net (204.70.3.17) 1016 ms 758 ms 760 ms

10 core-hssi-3.Boston.mci.net (204.70.1.2) 762 ms 767 ms 762 ms

11 core-hssi-4.Chicago.mci.net (204.70.1.46) 1364 ms 781 ms 794 ms

12 border2-fddi-0.Chicago.mci.net (204.70.3.82) 780 ms 780 ms 1308 ms

13 merit-michnet-ds3.Chicago.mci.net (204.70.24.6) 787 ms 790 ms 789 ms

14 fdd0.michnet1.mich.net (192.203.195.4) 787 ms 792 ms 1186 ms

15 merit.edu (35.1.1.42) 785 ms 786 ms 786 ms

jangada%

também usa o ICMP echo

usa ICMP error

inicia o TTL com 1 e a cada hop incrementa

Serviços: Espaço de Informação Global

Serviços Básicos Transferência de arquivos Uso de Comp.Remotos

Correio Eletrônico Universal Fax

Listas Eletrônicas e Bulletin Board Services Listas Automatizadas Distribuição de News

Entrega Interativa de Informações Gopher World Wide Web

WAIS

Serviços de Diretório WHOIS Netfind CSO

X.500 Whois +++ Prospero

Serviços Interativos Multiusuário Collage, Talk, IRC, MUD, MOO, MUSH, MUCK, ICQ

Serviços de Indexação Archie Veronica Web Worm online library catalog

Agentes Ativos

Knowbots

Gerenciamento de Redes SNMP SNMP2

browsing pessoal

Coleta pessoal de

artigos

Permite achar

pessoas

Permite achar

informação

Buscas

automáticas

interação em grupo

Controle de

dispositivos

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Emergindo: Mercantilismo, Multimídia & Ubiquidade

Serviços Comerciais de Dados Eletrônicos

Bellcore Mercantilism Project

Iniciativa de EDI Educacional

MCC EINet initiative

Introdução de Tecnologia de Criptografia

Verificação de assinatura

“Digicash”

Proteção de Copyright

Aumento de privacidade

Serviços de Vídeo e Multimídia

MIME

CU-See Me

Mbone, Multicasting

Conectividade Ubíqua & Uso Amigável

Móvel Dialup CORBA / Jini / .NET

CATV VSAT

Permite troca de

registros

comerciais e de

negócios

Permite

transações

proprietárias e

particulares

Permite

multimídia,

colaboração,

diversão e difusão

Permite acesso

universal

Telnet - Terminal Virtual

VM TCP/IP Telnet V2R2

Connecting to HYDRA.GSC.ELE.PUC-RIO.BR 139.82.6.4, port TELNET (23)

Using Line Mode...

Notes on using Telnet when in Line Mode:

- To hide Password, Hit PF3 or PF15

- To enter Telnet Command, Hit PF4-12, or PF16-24

SunOS UNIX (Hydra) login: alexszt Password: Last login: Mon Sep 19 19:27:06 from master.uerj.br SunOS Release 4.1.1 (GEN_SLIP_1GB) #1: Wed Aug 17 18:07:02 EST 1994 You have mail. DEE-PUC/RJ Hydra% ps PID TT STAT TIME COMMAND 18122 p3 S 0:00 -csh (csh) 18126 p3 R 0:00 ps Hydra%

17

FTP - File Transfer Protocol Hydra% ftp master.uerj.br Connected to master.uerj.br. 220 master.uerj.br FTP server (Version 4.7 Tue Mar 09 17:39:34 CST 1993) ready. Name (master.uerj.br:alexszt): anonymous 331 Guest login ok, send ident as password. Password: 230 Guest login ok, access restrictions apply.

ftp> dir 200 PORT command successful. 150 Opening data connection for /bin/ls. total 40 dr-xr-xr-x 2 0 0 512 Apr 27 11:38 bin dr-xr-xr-x 2 0 0 512 Apr 27 11:38 etc dr-xr-xr-x 2 0 0 512 Apr 27 11:38 lib drwxr-xr-x 3 0 0 512 Sep 16 18:05 pub dr-xr-xr-x 3 0 0 512 Apr 27 11:38 usr 226 Transfer complete. 305 bytes received in 1.9 seconds (0.16 Kbytes/s) ftp> cd pub 250 CWD command successful. ftp> dir 200 PORT command successful. 150 Opening data connection for /bin/ls. total 8 drwxr-xr-x 3 0 0 512 Sep 16 18:05 network 226 Transfer complete. 72 bytes received in 0.026 seconds (2.7 Kbytes/s) ftp> quit

221 Goodbye.

SMTP - Simple Mail Transfer Protocol

Message Edit Options Window Help _______________________________________________________________________________ Sending Mail Lines 2 to 17 of 18 More: - + From: Alexandre Sztajnberg <[email protected]> Organization: Universidade do Estado do Rio de Janeiro Subject: Teste de EMail To: Alex Teste <[email protected]> ======================================================================== Esta area e reservada para o texto. Note-se que a tela de apresentacao pode variar de acordo com o sistema operacional e o anbiente. Ambientes graficos tem uma interface mais bonita, porem o protoclo e' o mesmo SMTP. Ate. _______________________________________________________________________________ F1 =Help F2 =Add Line F3 =Quit F4 =Add Page F5 =Send F6 =Switch F7 =Backward F8 =Forward F9 =Del Line F10=MenuBar F11=SpltJoin F12=Cancel ====>

cabeçalho

área de mensagem

18

Archie - Gopher - Wide World Web

Acesso à Internet

Acesso via ponto de presença local (point of presence - POPs) chamadas locais banda larga já disponível nas casas

Provedores de Serviços Internet (ISPs)

POPs se conectam a um nível superior da hierarquia através de um ponto de interconexão

Linha telefônica é a mais comum para indivíduos

Acesso por Banda Larga (Cabo e ADSL) estão chegando rapidamente … e competindo pelo mercado

19

Arquitetura da Internet

MindQ: Internet Business edition

Acesso à Internet

http://news.bbc.co.uk/hi/english/sci/tech/newsid_284000/284208.stm

20

Estrutura / Terminologia da Internet

Rede de interconexão internacional / provedores internacionais de backbone

Provedores Nacionais de Backbone - PNBs (Network Service Providers - NSPs) linhas de alta velocidade ou série de

conexões que foram os grandes estradas da Internet

ex.: Embratel, RNP, IBM

interconexão (peering) privada bilateral, or em Pontos de Troca de Tráfego (PTTs)

Provedores regionais são conectadas a um ou mais PNBs

Provedores de Acesso Internet (Internet Service Providers - ISPs)

provedores locais, empresa

clientes dos provedores regionais

PNB A

PNB B

PTT PTT

Prov. regional

Prov. regional

Prov. local

Prov. local

PNB C

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