O Modelo de Referência TCP/IP

Embora o modelo de referência OSI seja universalmente reconhecido, o padrão aberto técnico e histórico da Internet é o Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP). O modelo de referência TCP/IP e a pilha de protocolos TCP/IP tornam possível a comunicação de dados entre dois computadores quaisquer.

Ele foi desenvolvido pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos (DoD) que buscava uma rede que pudesse sobreviver a qualquer condição, mesmo a uma guerra nuclear. O principal objetivo era que os pacotes chegassem ao seu destino todas as vezes, em qualquer condição, de um ponto a qualquer outro.

Camada de aplicação

Os projetistas do TCP/IP decidiram que os protocolos de mais alto nível deviam incluir os detalhes da camada de apresentação e de sessão. Eles simplesmente criaram uma camada de aplicação que trata de protocolos de alto nível, questões de representação, codificação e controle de diálogo.  O TCP/IP combina todas as questões relacionadas a aplicações em uma camada e presume que esses dados estejam empacotados corretamente para a próxima camada.

Camada de transporte

A camada de transporte lida com questões de qualidade de serviços de confiabilidade, controle de fluxo e correção de erros. Um de seus protocolos, o Transmission Control Protocol (TCP), fornece formas excelentes e flexíveis de se desenvolver comunicações de rede confiáveis com baixa taxa de erros e bom fluxo. O TCP é um protocolo orientado a conexões. Ele mantém um diálogo entre a origem e o destino enquanto empacota informações da camada de aplicação em unidades chamadas segmentos. Orientado a conexões não significa que exista um circuito entre os computadores que se comunicam (o que poderia ser comutação de circuitos). Significa que segmentos da camada 4 trafegam entre dois hosts para confirmar que a conexão existe logicamente durante um certo período. Isso é conhecido como comutação de pacotes.

Camada de Internet

A finalidade da camada de Internet é enviar pacotes da origem de qualquer rede na internetwork e fazê-los chegar ao destino, independente do caminho e das redes que tomem para chegar lá. O protocolo específico que governa essa camada é chamado protocolo de Internet (IP). A determinação do melhor caminho e a comutação de pacotes acontecem nessa camada. Pense nisso em termos do sistema postal. Quando você envia uma carta, você não sabe como ela vai chegar ao seu destino (existem várias rotas possíveis), mas, o que realmente importa é que ela chegue. 

Camada Inter-Redes

O significado do nome dessa camada é muito amplo e um pouco confuso. É também chamada de camada host-rede. É a camada que se relaciona a tudo aquilo que um pacote IP necessita para realmente estabelecer um link físico e depois estabelecer outro link físico. Isso inclui detalhes de tecnologia de LAN e WAN e todos os detalhes nas camadas física e de enlace do OSI.

Pilha de protocolos TCP/IPO diagrama mostrado na figura é chamado gráfico do protocolo. Ele ilustra alguns dos protocolos comuns especificados pelo modelo de referência TCP/IP. Na camada de aplicação, você vai ver diferentes tarefas de rede que talvez não reconheça, mas que, como usuário da Internet, provavelmente usa todos os dias.

 

Esses aplicativos incluem:

·         FTP - File Transport Protocol

·         HTTP - Hypertext Transfer Protocol

·         SMTP - Simple Mail Transport Protocol

·         DNS - Domain Name Service

·         TFTP - Trivial File Transport Protocol

O modelo TCP/IP enfatiza a máxima flexibilidade, na camada de aplicação, para desenvolvedores de software. A camada de transporte envolve dois protocolos - transmission control protocol (TCP) e user datagram protocol (UDP).

A camada mais baixa, a camada de rede, refere-se à tecnologia de LAN ou WAN específica que está sendo usada.

No modelo TCP/IP, não importa que aplicativo solicite serviços de rede, nem que protocolo de transporte seja usado, haverá apenas um protocolo de rede, o internet protocol, ou IP. Isso é uma decisão deliberada de projeto. O IP serve como um protocolo universal que permite que qualquer computador, em qualquer lugar, comunique-se a qualquer momento.

LAB Básico - Modos de prompt roteador Cisco

Podem ser feitas mudanças nas configurações globais de um roteador inserindo o comando configure terminal que o coloca o equipamento em modo de configuração global, permitindo mudanças naquilo que é chamado de memoria running-config. Você pode teclar config no modo privilegiado e então pressionar enter para escolher terminal, memória ou rede.

Router#config

Configuring from terminal, memory, or network [terminal]?enter

Enter configuration commands, one per line.  End with CNTL/Z.

Router(config)#

Neste ponto, as mudanças afetam o roteador como um todo, daí o termo modo de configuração global. Note que o prompt é agora Router(config)#.

Para fazer mudanças numa interface, pode ser utilizado o comando interface no modo de configuração global. 

Router(config)#interface ?

  Async              Async interface

  BRI                ISDN Basic Rate Interface

  BVI                Bridge-Group Virtual Interface

  CTunnel            CTunnel interface

  Dialer             Dialer interface

  FastEthernet       FastEthernet IEEE 802.3

  Group-Async        Async Group interface

  Lex                Lex interface

  Loopback           Loopback interface

  MFR                Multilink Frame Relay bundle interface

  Multilink          Multilink-group interface

  Null               Null interface

  Serial             Serial

  Tunnel             Tunnel interface

  Virtual-Template   Virtual Template interface

  Virtual-TokenRing  Virtual TokenRing

  Range              Interface range command

Router(config)#interface fastEthernet 0/0

Router(config-if)#

O prompt mudou para Router(config-if)# que informa que o modo de configuração de interface foi ativado. Tecle exit para voltar ao modo de configuração global.

Subinterfaces permitem que você crie interfaces virtuais dentro do roteador. O prompt então muda para Router(config-subif)#.

Router(config-if)#int f0/0.1

Router(config-subif)#

Tecle exit para voltar um nível, ou seja, para o modo de configuração global.

Router(config-subif)#exit

Router(config)#

A configuração das senhas para acesso ao modo usuário pode ser feita com o comando line. O prompt então muda para Router(config-line)#.

Enter configuration commands, one per line.  End with CTRL/Z.

Router(config)#line ?

    <0-70>   First Line number

   aux      Auxiliary line

   console  Primary terminal line

   tty      Terminal controller

   vty      Virtual terminal

   x/y      Slot/Port for Modems

Router(config)#line console 0

Router(config-line)#

O comando line console 0 é conhecido como um comando global, e qualquer comando inserido no prompt (config-line) é conhecido como um subcomando.

Tecle exit para voltar um nível, ao modo de configuração global, neste caso.

Router(config-line)#exit

Router(config)#

Para configurar um protocolo de roteamento, como o RIP ou o IGRP, use o prompt (config-router)#.

Router(config)#router rip

Router(config-router)#

Tecle control+z para voltar para o modo de configuração global.

Router(config-router)#^Z

Router#

LAB Básico - logando no roteador Cisco

Ao logar pela primeira vez no roteador Cisco você visualiza o  modo usuário, usando na maioria das vezes para verificação básica do equipamento, embora seja também usado para acesso ao modo privilegiado. Você apenas pode ver e mudar as configurações de um roteador no modo privilegiado, que você acessa com o comando enable.

Router>

Router>enable

Router#

Quando esse comando é executado você é levado para um novo prompt, Router#, que indica que você está no modo privilegiado. Você pode tanto verificar quanto mudar configurações no modo privilegiado. Você pode voltar do modo privilegiado para o modo usuário usando o comando disable.

Router#disable

Router>

Neste ponto você pode digital logout para sair do console.

Router>logout

Router con0 is now available

Press RETURN to get started.

Ou você pode teclar logout ou exit no prompt do modo privilegiado para sair.

Router>enable

Router#logout

Router con0 is now avalaible

Press RETURN to get started

Topologias de Rede

As Topologias definem a estrutura da rede. Existem dois tipos de definição da topologia. Um tipo de topologia é a TOPOLOGIA FÍSICA, que é o desing dos fios ou meios físicos. O outro tipo é a TOPOLOGIA LÓGICA, que define como os meios físicos são acessados pelos hosts para o envio de dados.

As topologias físicas mais comuns são barramento, anel, estrela, estrela estendida, hierárquica e rede.

Topologia de barramento: usa um único segmento de backbone (segmento para onde converge toda a comunicação do segmento) ao qual todos os hosts estão diretamente conectados. Vantagem: todos os hosts podem comunicar-se diretamente. Este tipo de topologia foi muito usado em redes Ethernet legadas e apresenta problemas de tráfego e colisões.

Topologia em anel: conecta um host ao próximo e o último host ao primeiro. Isso cria um anel físico do cabo. Existe também a topologia em anel duplo, consistindo em dois anéis concêntricos e independentes, não conectados, fornecendo confiabilidade e flexibilidade, caso um dos anéis falhe.

Topologia em estrela: conecta todos os cabos ao ponto central de concentração. Esse ponto é normalmente um hub ou switch. Vantagem: concentração da conectividade. Desvantagem: se o nó central falhar, toda a rede fica desconectada. É possível estender este conceito, dando origem a uma topologia em estrela estendida, que usa a topologia em estrela para ser criada. Ela une as estrelas individuais vinculando hubs/switches. Isso estenderá o comprimento e o tamanho da rede.

Topologia estrela               Topologia estrela estendida

 Topologia hierárquica (árvore): é criada similar a uma estrela estendida, mas em vez de unir os hubs/switches, o sistema é vinculado a um computador que controla o tráfego na topologia.

Topologia em malha: é usada para prover a maior proteção possível contra interrupções de serviço. A utilização de uma topologia em malha completa aparece, por exemplo, quando interconectando uma matriz e todo o conjunto de filiais em redes frame-relay. Usinas nucleares também possuem seus sistemas de controle interligados numa rede de malha completa.

A topologia lógica de uma rede é a forma como os hosts se comunicam através dos meios. Os dois tipos mais comuns de topologias lógicas são broadcast e passagem de token.

A topologia de broadcast simplesmente significa que cada host envia seus dados a todos os outros hosts conectados ao meio físico da rede. Não existe uma ordem que deve ser seguida pelas estações para usar a rede. O acesso é aleatório, ou seja, o primeiro a chegar, é o primeiro a usar. A Ethernet funciona desta maneira conforme será explicado neste curso.

A segunda topologia lógica é a passagem de token. A passagem de token controla o acesso à rede, passando uma mensagem (token) seqüencialmente para cada host. Quando um host recebe o token, significa que esse host pode enviar dados na rede. Se o host não tiver dados a serem enviados, ele vai passar o token para o próximo host e o processo será repetido. Dois exemplos de redes que usam passagem de token são Token Ring e Fiber Distributed Data Interface (FDDI).

Dispositivos de Rede

Hosts

Os dispositivos que se conectam a um segmento de rede são chamados de hosts. Os hosts incluem computadores, servidores, impressoras, scanners entre outros dispositivos que fornecem aos usuários podem se comunicar pela rede. Os hosts funcionam sem a conexão com a rede mas suas capacidades ficam limitadas.

Os dispositivos de host não estão atrelados a nenhuma camada. Eles se conectam aos meios de rede através de uma placa de rede e as demais camadas do modelo OSI são executadas em software. Isso significa que eles operam em todas as 7 camadas do modelo OSI e executam todo o processo de encapsulamento e desencapsulamento para realizar a comunicação pela rede.

Hubs

A finalidade de um hub é gerar os sinais da rede novamente e os retemporizar. Isso é feito no nível de bit para um grande número de hosts (por exemplo, 4, 8 ou mesmo 24) usando um processo conhecido como concentração. Você vai observar que essa definição é muito similar a dos repetidores, por essa razão um hub é também conhecido como repetidor multiportas. A diferença é o número de cabos que se conectam ao dispositivo. Os motivos para se usar os hubs é criar um ponto de conexão central para os meios de cabeamento e aumentar a confiabilidade da rede. Aumenta-se a confiabilidade da rede permitindo qualquer cabo único a falhar sem afetar toda a rede. Isso difere da topologia de barramento onde, se houver uma falha no cabo, toda a rede será afetada. Os hubs são considerados dispositivos da camada 1 porque apenas geram novamente o sinal e o transmite para suas portas (conexões da rede).

Bridge

Uma bridge (ponte) é um dispositivo da camada 2 projetada para conectar dois segmentos da LAN. A finalidade de uma bridge é filtrar o tráfego, para manter local o tráfego local e, ainda assim, permitir a conectividade com outras partes (segmentos) da LAN para o tráfego para elas direcionado. Você pode se perguntar, então, como a bridge sabe qual tráfego é local e qual não é. A resposta é a mesma que o serviço postal usa quando perguntado como sabe qual correspondência é local. Ele olha o endereço local. Cada dispositivo de rede tem um endereço MAC exclusivo na placa de rede, a bridge mantém registros dos endereços MAC que estão em cada lado da bridge e toma essas decisões com base nesse endereço MAC.

Embora os roteadores e switches tenham assumido muitas das funções das bridges, elas, contudo, continuam importantes em muitas redes. Para entender o switching e o roteamento você deve primeiro entender a bridging. É importante observar que assim como um repetidor, uma bridge conecta apenas dois segmentos de cada vez.

Switches

Um switch é um dispositivo da camada 2 assim como a bridge. Na verdade, um switch é chamado de bridge multiporta, assim como um hub é chamado de repetidor multiporta. A diferença entre o hub e o switch é que os switches tomam as decisões com base nos endereços MAC e os hubs não tomam nenhuma decisão. Devido às decisões que os switches tomam, eles tornam uma LAN muito mais eficiente. Eles fazem isso "comutando" os dados apenas pela porta à qual o host apropriado está conectado. Ao contrário, um hub enviará os dados por todas as portas para que todos os hosts tenham que ver e processar (aceitar ou rejeitar) todos os dados.

A finalidade de um switch é concentrar a conectividade, ao mesmo tempo tornando a transmissão de dados mais eficiente. Por hora, pense no switch como algo capaz de combinar a conectividade de um hub com a regulamentação do tráfego de uma bridge em cada porta. Ele comuta os pacotes das portas de entrada (interfaces) para as portas de saída, enquanto fornece a cada porta a largura de banda completa (a velocidade da transmissão de dados no backbone da rede).

Roteadores

O roteador é o primeiro dispositivo  que se encontra na camada 3 de rede OSI. Trabalhar na camada 3 permite que o roteador tome decisões com base em grupos de endereços de rede (Classes) ao invés de endereços MAC individuais, como é feito na camada de Enlace. Os roteadores podem também conectar diferentes tecnologias da camada 2, como Ethernet, Token-ring e FDDI. No entanto, devido à sua habilidade de rotear pacotes baseados nas informações da camada 3, os roteadores se tornaram o backbone da Internet, executando o protocolo IP. A finalidade de um roteador é examinar os pacotes de entrada (dados da camada 3), escolher o melhor caminho para eles através da rede e depois comutar os pacotes para a porta de saída apropriada.