ARPANET : O surgir do TCP/IP

EST 1998 - Nuno Valero RibeiroDSI - LEI - Lic. Engª Informática - Computação em Redes de Computadores 1 - 1

ARPANET : O surgir do TCP/IP* Os protocolos usados na ARPANET não eram

adequados para se executarem em várias redes.* DARPA começou a trabalhar numa tecnologia para a

Internet em meados da década de 70.* Esse conjunto de protocolos tomou a forma conhecida

actualmente entre 1977-79 - Modelo TCP/IP* Modelo TCP/IP

» Desenhado para suportar comunicação entre redes físicas distintas» Integrado no Unix BSD (Interface Sockets)» Foram desenvolvidas um grande numero de aplicações e utilitários


O crescimento do TCP/IP* Muitas instituições usaram a tecnologia TCP/IP para

interligarem as suas redes com a DARPA.» A National Science Foundation (NSF), Department of Energy (DOE),

Department of Defense (DOD), Health and Human Services Agency (HHA), National Aeronautics and Space Administration (NASA)

* A entidade resultante, conhecida por “Connected Internet”, “DARPA/NSF Internet” ou simplesmente “Internet”, permitiu às instituições trocarem facilmente informação.

* O sucesso desta cooperação demostrou a viabilidade do TCP/IP, sobre um conjunto heterogéneo de redes.

* O que torna o modelo TCP/IP interessante é a sua adopção quase universal, bem como a dimensão que a Internet atingiu.


O modelo TCP/IP

O modelo TCP/IP é constituído por 4 camadas.

Internet(IP,ICMP,ARP,RARP)

Transport (Host-to-Host)TCP,UDP

Aplications(FTP, TELNET, HTTP, SMTP, X-

Windows, OSPF, RIP, etc.)

Network Interface(OSI, IEEE,PPP,SLIP)


TCP / IP* Aplication Layer

» Programas que fornecem serviços (Ex: TELNET, FTP, SMTP).– Escolhe o tipo de transporte necessário.

* Transport Layer– Fornece forma de comunicação entre duas aplicações (ponto a ponto).– Controle de fluxo.– Controle de erros.– Segmentação e reagrupamento das mensagens.

* Internet Layer– Fornece comunicação entre duas máquinas.– Responsável pelo encaminhamento.– Verifica a validade dos datagramas recebidos.– Recebe/envia mensagens ICMP de controle e informação e erros.– Envia datagramas IP.

* Network Interface Layer– Transmite datagramas IP e envia-os para uma rede física específica.– Recebe datagramas IP de uma rede física específica.


Interligação de redes

Network 1 Network 2

Router

Porto

Endereçoglobal

Host A Host B

TCP/UDP

IP

Network AcessProtocol #1

Aplicações

IP

NAP 1 NAP 1

TCP/UDP

IP

Network AcessProtocol #2

Aplicações


Esconde a arquitectura física da Internet - Rede VirtualCria identificadores universais - Endereços IP (id a 32 bits)Define unidade de transferência do protocolo - Datagramas IPFaz encaminhamento da informaçãoFornece um serviço não fiável, de comunicação entre máquinasResponsável por converter endereços IP em endereços físicos

IP (Internet Protocol)

Redes físicas

IP

IP

TCP

Acesso à rede

UDP

ARPICMP


VERS HLEN SERVICE TYPE

FRAGMENT OFFSETFLAGS

PROTOCOL HEADER CHKSUM

SOURCE IP ADDRESS

TOTAL LEN

IDENTIFICATION

TTL

DESTINATION IP ADDRESS

IP OPTIONS ( 0 ou mais) PADDING

DADOS

0 4 8 16 19 24 31

HEADER

Datagrama IP (1)


Endereços IP

8 16 24 31Classe A

tudo 0s

tudo 0s

tudo 1s

Host Local

Host nesta rede

netid0 hostid1 0 netid hostid1 1 netid hostid0

1 1 Multicast address1 0

1 1 reservado para uso futuro1 1 0

127 qualquer (normalmente 1)

Broadcast limitado

Broadcast directo para a rede

Loopback

Classe B

Classe C

Classe D

Classe E

host

net tudo 1s


A 0.1.0.0 126.0.0.0 126B 128.0.0.0 191.255.0.0 16.384C 192.0.1.0 223.255.255.0 2.097.151D 224.0.0.0 239.255.255.255E 240.0.0.0 247.255.255.255

Class End. min End. Max Num. Redes

Alcance de cada classe de endereços IP

* Internet Assigned Number Authority (IANA) » Entidade que controla a unicidade dos endereços IP

* Internet Information Center (INTERNIC) » Entidade que distribui os enedereços IP


PortosUDP

UDP (User Datagram Protocol)

Fornece serviço não fiável (igual ao do IP) Adiciona o conceito de porto -

Capacidade de distinguir múltiplos destinos numa mesma máquinaUDP

Internet(endereços IP )

Aplicação 1 Aplicação 2 Aplicação n...

IP

TCP

Acesso à rede

UDP

ARPICMP


Portos UDP atribuídosecho 7/udpdiscard 9/udp sink nulldaytime 13/udpmsp 18/udp # message send protocolchargen 19/udp ttytst sourcetime 37/udp timserverrlp 39/udp resource # resource locationdomain 53/udp nameserverbootps 67/udp # BOOTP serverbootpc 68/udp # BOOTP clienttftp 69/udpgopher 70/udp # Internet Gopherwww 80/udp # HyperText Transfer Protocolkerberos 88/udp krb5 # Kerberos v5csnet-ns 105/udp cso-nsrtelnet 107/udp # Remote Telnetpop2 109/udp postoffice # POP version 2pop3 110/udp # POP version 3pop3q 112/udp # POP version 3sunrpc 111/udp

ntp 123/udp # Network Time Protocolmsrpc 135/udp # Microsoft RPCnetbios-ns 137/udp # NETBIOS Name Servicenetbios-dgm 138/udp # NETBIOS Datagram Servicenetbios-ssn 139/udp # NETBIOS session serviceimap2 143/udp # Interim Mail Access Proto v2snmp 161/udp # Simple Net Mgmt Protosnmp-trap 162/udp snmptrap # Traps for SNMPcmip-man 163/udp # ISO mgmt over IP (CMOT)cmip-agent 164/udpxdmcp 177/udp # X Display Mgr. Control Protonextstep 178/udp NeXTStep NextStep # serverbgp 179/udp # Border Gateway Proto.prospero 191/udp # Cliff Neuman's Prosperoirc 194/udp # Internet Relay Chatsmux 199/udp # SNMP Unix Multiplexer


Serviço fiável Transfere cadeias (streams) de “bytes” sem estrutura. Canais virtuais com estabelecimento de ligação. Comunicação nos dois sentidos em simultâneo (full-duplex) “Bufferização” dos dados enviados e recebidos. Adiciona o conceito de porto - capacidade de distinguir múltiplos destinos numa mesma máquina Não assume nada acerca da(s) interface(s) física que irá suportar a comunicação

TCP

Internet(endereços IP )

Aplicação 1 Aplicação 2 Aplicação n...

PortosTCP

TCP (Transmission Control Protocol)

IP

TCP

Acesso à rede

UDP

ARPICMP


Formato do segmento TCP (1)0

DESTINATION PORT SOURCE PORT

SEQUENCE NUMBER

ACKNOWLEDGEMENT NUMBER

WINDOWCODE BITSRESERVEDHLEN

URGENT POINTERCHECKSUM

OPTIONS (if any) PADDING

DATA...

16 31244 10


Ligações TCP (1)

* Um porto TCP não corresponde a uma única fila. * Podem existir várias aplicações a comunicar sobre o mesmo

porto TCP desde que em ligações diferentes.* Uma ligação TCP é identificada por um par de endpoints.* Um endpoint é constituído por 2 identificadores

» <Endereço IP, porto>

* Para que exista uma ligação diferente, basta que mude um dos identificadores dos 2 endpoints.


Ligações TCP (2)

TCP (A)

Aplicação A1 Aplicação A2

21TCP (B) TCP (C)

1024

Aplicação C1

1024

Aplicação B1

1025

Aplicação B2

* 3 Ligações:» A1 B1 : <A, 21> <B, 1024>» A2 B2 : <A, 21> <B, 1025>» A3 C1 : <A, 21> <C, 1024>

3 aplicações a comunicarem sobre o porto 21 TCP da máquina A

Aplicação A3


Portos TCP atribuídos

supdup 95/tcphostnames 101/tcp hostname # usually from sri-niciso-tsap 102/tcp tsap # part of ISODE.csnet-ns 105/tcp cso-ns # also used by CSO name serverpop2 109/tcp postoffice # POP version 2pop3 110/tcp # POP version 3pop3q 112/tcp # POP version 3sunrpc 111/tcpauth 113/tcp tap ident authenticationsftp 115/tcpuucp-path 117/tcpnntp 119/tcp readnews untp # USENET News Transfer Protocolntp 123/tcpmsrpc 135/tcp # Microsoft RPCnetbios-ns 137/tcp # NETBIOS Name Servicenetbios-dgm 138/tcp # NETBIOS Datagram Servicenetbios-ssn 139/tcp # NETBIOS session serviceirc 194/tcp # Internet Relay Chatproxy 3128/tcp # Squid Proxy

tcpmux 1/tcp # TCP port service multiplexerecho 7/tcpdiscard 9/tcp sink nullsystat 11/tcp usersdaytime 13/tcpnetstat 15/tcpqotd 17/tcp quote of the daymsp 18/tcp # message send protocolchargen 19/tcp ttytst sourceftp-data 20\tcp File transfer protocol (data)ftp 21/tcp File transfer protocol (control)ssh 22/tcptelnet 23/tcptelnets 24/tcpsmtp 25/tcp mailtime 37/tcp timservernameserver 42/tcp name # IEN 116whois 43/tcp nicnamedomain 53/tcp nameserver # name-domain servermtp 57/tcp # deprecatedbootps 67/tcp # BOOTP serverbootpc 68/tcp # BOOTP clientgopher 70/tcp # Internet Gopherrje 77/tcp netrjsfinger 79/tcpwww 80/tcp http # WorldWideWeb HTTPlink 87/tcp ttylinkkerberos 88/tcp krb5 # Kerberos v5

ISEL 1998 - Luis FalcãoDEEC - LEIC - Tecnologias de Internet

1.3 - Interface de Sockets

* Sockets : Interface TCP/IP no UNIX BSD* WinSockets : Interface TCP/IP No Windows


Interface connectionless (UDP)ServidorServidor

Bloqueia até serem recebidos dados do cliente

socket( )

bind( )

recvfrom( )

sendto( )

Processa pedido

socket( )

bind( )

sendto( )

recvfrom( )

ClienteCliente

Dados (pedido)

Dados (resposta)


Interface connectio-oriented (TCP)ServidorServidor

ClienteCliente

Processa pedido

socket( )

recv( )

bind( )

listen( )

accept( )

Bloqueia até cliente estabelecer ligação

send( )

socket( )

connect( )

send( )

recv( )

Dados (pedido)

Dados (resposta)

Estabelecimento

da ligação

Abertura passiva da ligação

Abertura activa da ligação


Estruturas de endereços nos sockets

// Estrutura genéricastruct sockaddr {

u_short sa_family; // família de endereços (2 bytes)char sa_data[14]; // Endereço específico do protocolo

};// Estrutura para família Internet (sa_family = AF_INET)struct sockaddr_in { short sin_family; // familia TCP/IP (AF_INET) unsigned short sin_port; // porto struct in_addr sin_addr; // Endereço IP char sin_zero[8];};struct in_addr {

u_long s_addr; // 32 bits com endereço IP, em ordenação de rede.};


Primitivas para ambos (1)// Cria um descritor para um socket de determinado protocoloint socket(int family, int type, int protocol);

family - AF_INET, AF_UNIXtype - SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM, SOCK_RAWprotocol - IPPROTO_UDP, IPPROTO_TCP, IPPROTO_ICMP, IPPROTO_RAW

// Associa um socket a um porto e a um endereçoint bind ( int sockfd, struct sockaddr * myaddr, int addrlen);

sockfd - Descritor do socketmy_addr - Estrutura com endereço a reservar atribuir ao socket.addrlen - Dimensão da estrutura myaddr


Primitivas para ambos (2)

/* Quando usada com um socket TCP, estabelece uma ligação com o servidor (abertura activa da ligação).Quando usada com um socket UDP, cria uma associação entre o socket e o endereço e porto destino. Desta forma dados enviados futuramente vão sempre para este destino.

*/int connect(int sockfd, struct sockaddr *servaddr, int addrlen);

sockfd - Descritor do socketmy_addr - Estrutura com endereço e porto do servidor.addrlen - Dimensão da estrutura servaddr


Primitivas do serviço TCP (1)// Disponibilidade para receber ligações.int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd - Descritor do socketbacklog - Numero máximo de ligações pendentes

// Primitiva bloqueante que espera pelo estabelecimento da ligações dos clientes (abertura passiva da ligação)

int accept(int sockfd, struct sockaddr *peer, int *addrlen);sockfd - Descritor do socketpeer - Estrutura retornada com endereço e porto do servidor.addrlen - Parâmetro de passagem e retorno da dimensão da estrutura peer.


Primitivas do serviço TCP (2)// Primitiva pare envio de dadosint send(int sockfd, char *data, int nbytes, int flags);

sockfd - Descritor do socketdata - Apontador para os dados a enviar.nbytes - Dimensão dos dados a enviar.flags - (ver adiante…)

// Primitiva pare recepção de dadosint recv(int sockfd, char *data, int nbytes, int flags);

sockfd - Descritor do socketdata - Apontador para a zona de dados reservada para colocação dos dados.nbytes - Dimensão da zona reservada para recepção dos dados.flags - (ver adiante…)

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