Training networking-tcpip

Apostila TCP/IP

Wandreson Luiz Brandino
wandreson.com
Wandreson@wandreson.com
Setembro/1998

Apostila TCP;IP

Índice

1 Introdução ao TCP/IP ________________________________________________ 4
1.1 Histórico______________________________________________________________ 4
1.2 Documentação _________________________________________________________ 5
2 Endereço de Rede ____________________________________________________ 6
2.1 Endereço IP ___________________________________________________________ 7
2.2 Classes de Endereços ___________________________________________________ 8
2.2.1 Endereço Loopback __________________________________________________________ 9
2.2.2 Endereços IP reservados______________________________________________________ 10
2.3 Roteadores ___________________________________________________________ 10
2.4 Sub-rede_____________________________________________________________ 13
2.4.1 Máscara de uma Sub-Rede ____________________________________________________ 13
2.5 Formato do datagrama IP ______________________________________________ 17
2.5.1 Algumas OPTIONS interessantes_______________________________________________ 20
3 Mapeamento de endereço de rede em endereço do nível físico________________ 22
3.1 Protocolo ARP________________________________________________________ 22
3.1.1 Formato do Pacote ARP ______________________________________________________ 24
3.2 Protocolo RARP ______________________________________________________ 25
3.3 Fragmentação de endereço IP em endereço físico ___________________________ 25
4 ICMP – Internet Control message Protocol ______________________________ 28
4.1 Entrega de Mensagens ICMP ___________________________________________ 29
4.2 Tipos de Mensagem ICMP______________________________________________ 29
4.2.1 Echo Request & Echo Reply __________________________________________________ 30
4.2.2 Reports unreacheble destination________________________________________________ 31
4.2.3 Controle de Fluxo e de Congestionamento _______________________________________ 32
4.2.4 Route Change Request (Redirect) ______________________________________________ 32
4.2.5 Detecta rota circular ou excessivamente longa ____________________________________ 33
4.2.6 Reporta outros problemas_____________________________________________________ 34
4.2.7 Sincronização de relógio e estimativa de tempo de transito __________________________ 34
5 Camada de Transporte _______________________________________________ 35
5.1 Aplicações Cliente-Servidor_____________________________________________ 35
5.1.1 O conceito de Porta _________________________________________________________ 36
5.1.2 Utilizando a Arquitetura Cliente-Servidor ________________________________________ 38
5.2 O Protocolo TCP (Transmission Control Protocol) _________________________ 39
5.2.1 Formato do pacote TCP ______________________________________________________ 40
5.2.2 Portas bem conhecidas do TCP ________________________________________________ 42
5.3 O Protocolo UDP (User Datagram Protocol) _______________________________ 43
5.3.1 Formato do Pacote UDP (User Datagram Protocol) ________________________________ 43
5.3.2 Portas bem conhecidas do UDP ________________________________________________ 44
6 Protocolos de Roteamento ____________________________________________ 45

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6.1 Roteamento Direto ____________________________________________________ 45
6.2 Roteamento Indireto___________________________________________________ 45
6.3 Tabela de Roteamento _________________________________________________ 47
6.4 Rota Default__________________________________________________________ 49
6.5 Alguns exemplos práticos _______________________________________________ 50
6.5.1 Exemplo 1_________________________________________________________________ 50
6.5.2 Exemplo 2_________________________________________________________________ 55
7 IGP – Interior Gateway Protocol _______________________________________ 59
7.1 RIP - Routing Information Protocol (RFC 1058) ___________________________ 61
7.1.1 Problemas do Protocolo RIP __________________________________________________ 61
7.1.2 Convergência Lenta do RIP ___________________________________________________ 62
7.1.2.1 Método Split Horizon ___________________________________________________ 64
7.1.2.2 Método Hold Down ____________________________________________________ 64
7.1.2.3 Método Poison Reverse _________________________________________________ 64
7.2 O Protocolo Hello _____________________________________________________ 64
7.3 OSPF - Open Shortest Path First (RFC 1131) ______________________________ 65
7.3.1 Formato das Mensagens ______________________________________________________ 66
7.3.1.1 Database Description ___________________________________________________ 67
7.3.1.2 Link Status Request ____________________________________________________ 68
7.3.1.3 Link Status Update _____________________________________________________ 69
7.3.1.4 Link Status Acknowledgement____________________________________________ 70
7.3.2 Exemplo de Funcionamento OSPF _____________________________________________ 71
7.4 IGRP (Interior Gateway Routing Protocol) ________________________________ 74
8 EGP - Exterior Gateway Protocol (RFC 904) _____________________________ 75
8.1 Cabeçalho Padrão do EGP______________________________________________ 76
8.2 Mensagem de Aquisição de Vizinho ______________________________________ 77
8.3 Teste Contínuo de Funcionamento de Vizinho _____________________________ 78
8.4 Mensagem POLL REQUEST ___________________________________________ 78
8.5 Mensagem de Atualização de Rotas ______________________________________ 78
9 DNS - Domain Name System __________________________________________ 82
9.1 Nomes Hierárquicos ___________________________________________________ 83
9.2 Ferramenta Nslookup__________________________________________________ 85
9.3 Configuração do DNS__________________________________________________ 86
9.4 Resolução de Nomes ___________________________________________________ 88
9.4.1 Formato da Mensagem _______________________________________________________ 88
10 Aplicações _______________________________________________________ 91
10.1 Telnet – Terminal Remoto ______________________________________________ 91
10.2 FTP - Transferência de Arquivos ________________________________________ 93
10.3 E-mail - Mensagens Eletrônicas _________________________________________ 97
10.4 News Group __________________________________________________________ 99

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10.5 WWW (Word Wide Web) _____________________________________________ 100
10.6 Ping________________________________________________________________ 102
10.7 Finger ______________________________________________________________ 103
11 Evolução e Conclusão ____________________________________________ 104
12 Bibliografia_____________________________________________________ 105

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1 Introdução ao TCP/IP
Com o crescimento cada vez mais acentuado das redes de computadores surge a
necessidade de interconecata-las haja visto que uma grande rede é formada por pequenas
unidades de LAN (Local Area Network ), MAN (Metropolitan Area Network) ou WAN
(Wide Area Network).

Como existem diversos tipos de usuários e diversos tipos de aplicações, existem
tecnologias de redes que se adequam melhor a cada perfil de usuário. O problema começa a
surgir quando precisamos conectar diferentes tecnologias de redes de forma transparente.

Torna-se então necessário um protocolo (ou linguagem) comum que independente da
tecnologia de rede utilizada permita uma comunição (ou internetworking) de forma
transparente. Neste contexto, o protocolo TCP/IP (Transport Control Protocol / Internet
Protocol) vem suprir esta necessidade dando total transparência aos usuários finais das
diversas tecnologias de rede empregadas pelas diversas LANs, MANs e WANs existentes,
mascarando todos os detalhes da tecnologia de Hardware utilizada.

Na Internet é usado o conceito de Open System (Sistemas Abertos), onde as especificações
são públicas, não têm dono, ou seja, qualquer pessoa pode produzir software para esta
tecnologia sem que seja preciso autorização ou pagamento de royalties para terceiros.

A Internet já possui milhares de aplicações, e outras tantas estão diariamente sendo criadas.
Dentre todas as aplicações algumas merecem destaque especial, como:

• Correio Eletrônico (SMTP)
• WWW (HTTP)
• Resolução de Nomes (DNS)
• Transferência de Arquivos (FTP)
• Terminal Remoto (TELNET)
• Gerenciamento (SNMP)

1.1 Histórico
A plataforma TCP/IP surgiu através dos trabalhos do DARPA (Defense Advanced
Research Projects Agency) dos Estados Unidos, em meados da década de 70, constituindo a
ARPANET, que mais tarde se desmembrou em ARPANET, para pesquisa, e MILNET,
voltada para as instituições militares.

Vale ressaltar que desde o princípio a arquitetura TCP/IP foi concebida em um contexto de
guerra (Guerra Fria), onde uma das grandes preocupações era interligar os diversos
computadores (independente da tecnologia de rede utilizada), de forma simples e não
centralizada, ou seja, se determinados computadores fossem eventualmente destruídos a
rede continuasse funcionando independente daqueles computadores, o que inclui um
conceito muito forte de descentralização, característica essa que não era comum na época.

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Para encorajar os pesquisadores universitários a adotar o TCP/IP, o DARPA fez uma
implementação de baixo custo, integrando-o ao sistema operacional UNIX da Universidade
de Berkeley (BSD) já em uso em todas as universidades americanas. Além disso, teve-se o
cuidado de definir aplicações de rede similares às já conhecidas em Unix, como rusers e
rcp.

Mais tarde a NSF (National Science Foundation) estimulou o seu crescimento criando a
NSFNET, que ligava centros de supercomputação espalhados por todo o Estados Unidos,
numa rede de longa distância, também o utilizando o protocolo TCP/IP para interligar as
diferentes tecnologias de redes.

Devido a sua grande facilidade de implementação, baixo custo e as vantagens que esta rede
oferecia, ela cresceu rapidamente e se espalhou por diversos países, constuindo o que hoje
conhecemos como Internet.

Quando alguém nos fala do protocolo TCP/IP logo nos vem a cabeça a palavra Internet,
porque a Internet só é o que é graças a este protocolo, vale observar que você pode utilizar
o TCP/IP independente de estar ligado a Internet. A palavra que usamos atualmente para
definir uma rede que utiliza o TCP/IP mas não esta ligada à Internet é Intranet. Neste
contexto, é possível ter todas as facilidades das aplicações Internet, ou seja, do protocolo
TCP/IP, dentro de um ambiente fechado.

Como o TCP/IP é um sistemas aberto, não existe uma pessoa ou instituição responsável
por ele. Existe sim, organismos como o IAB (Internet Activites Board) que coordena os
esforços de pesquisa na área, através de vários grupos de trabalho, tal como o IETF
(Internet Engineering Task Force). Todas estas especificações são descritas nas RFC
(Request for Comments), que detalham o conjunto de padrões para comunicação entre os
computadores, assim como as convenções de interconexão, roteamento, tráfego e etc.

1.2 Documentação
Qualquer pessoa pode sugerir um novo padrão ou alteração de um já existente, para isso ela
escreve a especificação deste padrão e o envia na forma de um draft (Rascunho) de uma
RFC, para o NIC (Network Information Center), para ser julgado da viabilidade de
aceitação ou não do padrão, caso o padrão seja aceito, ele recebe um número sequência e é
publicado na Internet para que as pessoas tenham conhecimento dele. Um exemplo de RFC
seria portanto a RFC1092, RFC734 e assim por diante. Caso o draft não seja aceito, ele é
simplesmente descartado.

Existem vários lugares na Internet que se publicam as RFCs, entre eles citamos:

• http://www.ietf.org/
• http://andrew2.andrew.cmu.edu/rfc/rfc1160.html , vai trazer a RFC1160, por exemplo

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2 Endereço de Rede
O nível de rede da arquitetura Internet TCP/IP é exatamente o protocolo IP (Internet
Protocol). Como visto anteriormente, este protocolo tem como funcionalidade básica
rotear pacotes de uma máquina para outra, dentro de uma mesma rede ou entre redes
diferentes (baseado na informação de endereço contida no pacote), utilizando a tecnologia
de chaveamento de pacotes com datagrama não-confiável. Isto significa dizer que o nível
IP não faz nenhum tipo de verificação de entrega dos pacotes, nem tão pouco estabelece
conexão antes de transmitir qualquer dado (Connectionless Packet Delivery Service),
ficando esta responsabilidade para as camadas superiores, no caso, o TCP (Transmission
Control Protocol) para dados com garantia de entrega ou UDP (User Datagram Protocol)
para dados sem garantia de entrega. A Figura 2.1 mostra uma comparação entre o modelo
de referência OSI e a arquitetura Internet, nele é possível ver que o protocolo IP
correspondente exatamente ao nível de rede do modelo OSI.

Figura 2.1 - Modelo OSI versus Arquitetura TCP/IP
Além de rotear os pacotes pela rede, o nível IP também define o endereçamento universal
da Internet, ou seja, é neste nível que as máquinas são diferenciadas uma das outras,
através do seu endereço IP.

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2.1 Endereço IP
Para duas máquinas se comunicarem utilizando o protocolo TCP/IP, cada uma destas
máquinas precisa ter um endereço IP diferente, pois é através do endereço IP que é possível
identificar uma determinada máquina.

Agora imagine que ao invés de você ligar somente duas máquinas, você queira ligar
milhões delas em diversas partes do mundo. É natural pensar que a quantidade de
endereços também seja enorme. Pensando nisso, o endereço IP foi criado como um
conjunto de 32 bits para ser utilizado por todas as aplicações que utilizem o protocolo
TCP/IP. A notação desta representação é mostrada a seguir:

X.X.X.X

Onde o valor de X varia de 0 à 255, ou seja, 28 = 256 possibilidades, como mostrado
abaixo:

0.0.0.0 à 255.255.255.255

Observe, portanto, que o número máximo de computadores e elementos de rede utilizando
esta forma de endereçamento seria: 4.294.967.296 (256 x 256 x 256 x 256), o que é um
número bastante representantivo, mas que já esta ficando saturado para os dias atuais1. É
por isso que soluções como Proxy, DHCP ou o próprio IPv6 (nova versão do IP) estão
sendo largamente utilizados para resolver este problema de escassez de números IP, como
veremos nos próximos capítulos. Alguns exemplos de endereço IP seriam:

• 200.241.16.8
• 30.10.90.155
• 197.240.30.1

De forma a facilitar a compreensão ao homem, o endereço IP é escrito como quatro
números decimais separados por ponto. Cada decimal dá o valor de um octeto do endereço
IP (em binário). A figura 2.2 mostra um endereço IP com a sua representação binária e a
sua representação decimal. A representação binária é separada em quatro blocos de oito
bits, já na sua forma decimal, estes blocos são agrupados e separados por ponto.

Figura 2.2 – Representação IP binária e decimal

1
Esta conta é só ilustrativa, pois a quantidade de máquinas é ainda menor. Pois não estamos considerando
endereços de Loopback, IPs reservados entre outros.

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Observe que mesmo o endereçamento IP sendo bastante eficiente, as pessoas tendem a Ter
dificuldade para decorar números, ainda mais um número tão grande. Para resolver este
problema foi criado o serviço de DNS (Domain Name System), que associa um nome,
geralmente mais fácil de memorizar ao respectivo número IP da máquina, isto porque a
comunicação entre qualquer dois usuários na Internet sempre é feita através de endereços
IPs. O serviço de DNS será abordado mais adiante.

Quando a Internet surgiu os endereços IPs eram distribuídos de forma centralizada pelo
NIC (Network Information Center), à medida que a Internet foi crescendo tornou-se
impossível uma única entidade distribuir os endereços IP. O NIC então tomou a decisão de
descentralizar este serviço, passando a responsabilidade para determinadas instituições de
cada país. No Brasil a instituição responsável pela distribuição dos endereços IPs e pelo
gerenciamento dos domínios é a FAPESP. Os endereços IPs são gratuitos, antigamente
bastava-se fazer uma solicitação para receber um endereço classe C, com a crescente
escassez destes endereços os critérios mudaram um pouco, passando também o provedor de
acesso seder alguns endereços classe C para um determinado cliente. Maiores informações
sobre a política atual da FAPESP podem ser encontradas no site www.fapesp.br.

2.2 Classes de Endereços
Os endereços IP foram divididos em classes para facilitar o roteamento de pacotes. Nesta
divisão, um endereço de classe A por exemplo tem o seu primeiro octeto reservado para o
endereço de rede e os demais são utilizados para as máquinas, já o endereço classe B, tem
os dois primeiros octetos reservados para a rede e os demais para as máquinas, no endereço
de classe C os três primeiros octetos são reservados para a rede e somente o último octeto
para as máquinas. Isto significa dizer que os endereços de classe C são usados por pequenas
redes, até o limite de 256 computador (utilizando somente um endereço de classe C), já os
endereços de classe B, são para redes maiores suportando até 65.536 computadores na
mesma rede e os de classe A suportam até 1.6777.2162. Existe ainda os endereços de Classe
D que são utilizados para enviar mensagens multicasting (uma mensagem enviada através
de um único endereço IP para vários destinatários) e o broadcasting (uma mensagem
enviada através de um único endereço IP para todos os destinatários de uma determinada
rede). A faixa de endereços IP de cada classe é mostrada na Tabela 2.1

De À Classe de Endereço
0 126 A
128 191 B
192 223 C
224 239 D
240 247 E
Tabela 2.1 – Faixa de endereços IP de cada classe

2
Novamente esta conta não leva em consideração diversos aspectos, sendo o número de computadores menor
do que o especificado.

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A Figura 2.3 ilustra cada classe com a sua respectiva representação binária e a quantidade
de Hosts (computadores) que podem estar conectados dentro daquela classe de endereço.

Figura 2.3 - Divisão dos endereços IP em classes

A Tabela 2.2 ilustra as classes de endereços com suas faixas decimal e sua representação
binária.

Classe Faixa de Endereços Representação Binária Utilização
A 1-126.X.X.X 0nnnnnnn.hhhhhhhh.hhhhhhhh.hhhhhhhh
B 128-191.X.X.X 10nnnnnn.nnnnnnnn.hhhhhhhh.hhhhhhhh
C 192-223.X.X.X 110nnnnn.nnnnnnnn.nnnnnnnn.hhhhhhhh
D 224-239.X.X.X 1110xxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx Multicast /
Broadcast
E 240-247.X.X.X 11110xxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx.xxxxxxxx Reservado

Tabela 2.2 – Faixa de Endereços decimais e binários
Onde,

X é um número que varia de 0 à 255
n é o número de bits da rede
h é o número de bits do host
x é o número de bits da rede e do host

2.2.1 Endereço Loopback
Observe que o endereço 127.X.X.X não é mostrado na tabela acima, isto porque este
endereço foi reservado para Loopback.

Por convenção, toda máquina rodando TCP/IP possuí uma interface de Loopback, além das
interfaces de rede que possui. Esta interface não conecta a rede alguma. Seu objetivo é
permitir teste de comunicação inter-processos dentro da mesma máquina.

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Quando um programa usa o endereço de loopback para enviar dados, o software do
protocolo retorna o dado sem gerar tráfego na rede (isto é muito utilizado para se testar
programas, inclusive quando não se tem placa de rede). A comunicação vai pelo caminho
normal, saindo do nível de aplicação, passando pelo nível de transporte (TCP ou UDP) e
chegando ao nível IP, que retorna a comunicação de volta ao nível de aplicação de um
outro processo.

A especificação determina que um pacote enviado para a rede 127 nunca deve aparecer em
nenhuma rede. O endereço de loopback utilizado pela quase totalidade das implementações
é 127.0.0.1.

2.2.2 Endereços IP reservados
Assim como a classe de endereços 127.0.0.0 é reservada para loopback, existem outros
endereços reservados que não podem ser utilizados em nenhuma máquina conectada a
Internet.

Esses endereços são reservados para redes que não se ligarão nunca à Internet ou que se
ligarão através de um proxy3 (assim como as Intranets).

Nenhum destes endereços pode ser anunciado, o que quer dizer que se uma máquina for
conectada a Internet com algum endereço reservado ela não conseguirá passar pelos
gateways core (Core serão vistos mais a frente).

Os endereços reservados da Internet são especificados pela RFC1597 e são os seguintes:

Rede Máscara
10.0.0.0 255.0.0.0
172.16.0.0 255.240.0.0
192.168.0.0 255.255.0.0

2.3 Roteadores

A função básica do protocolo IP é o transporte dos blocos de dados dentro de uma mesma
rede ou entre sub-redes. Quando uma máquina A deseja “falar” com uma máquina B que
esteja na mesma rede, esta simplesmente joga a mensagem na rede, para ser mapeada no
protocolo de enlace e depois no físico para chegar à seu destionatário.

Entretanto, às vezes a máquina A deseja “falar” com a máquina C, que esta em uma outra
sub-rede. Neste caso o tráfego é transferido de uma rede para outra através de
equipamentos chamados Roteadores ou Gateways, estes equipamentos tem por finalidade
interconectar duas redes, como mostra a Figura 2.4.

3
Proxy e Core serão vistos mais adiante.

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Figura 2.4 – Roteador entre duas Redes

Como vimos, o endereço IP contém informações sobre a rede e a máquina. Como resolver
então o problema do Roteador, já que este esta ligado a duas redes distintas?

Este problema é resolvido atribuindo dois endereços IP ao roteador, um endereço referente
à Interface de rede da Rede 1 e outro endereço IP referente à Interface de rede da Rede 2.
O roteador terá portanto no mínimo dois endereços IPs. Haverão casos que o roteador
estará ligado a mais redes, logo um número maior de endereços IPs será requerido.

Um primeiro problema que surge é que se uma máquina A, da Rede 1, for transferida para a
Rede 2, o endereço IP desta máquina terá que ser alterado. A Figura 2.5 é um exemplo de
conexão de redes diferentes (2 redes Ethernet e 1 Token Ring ) utilizando o protocolo
TCP/IP. Vale ressaltar que temos três classes de endereços IP, como mostrado abaixo:

• Token Ring 192.3.40.0 (classe C)
• Ethernet 146.134.0.0 (classe B)
• Ethernet 12.0.0.0 (classe A)

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Figura 2.5 – Interconexão de três redes

Na rede Token Ring (192.3.40.0), temos as máquinas:

• 192.3.40.1
• 192.3.40.2
• 192.3.40.20 (Máquina C)
• 192.3.40.21
• 192.3.40.22 (Máquina A)

Na rede Ethernet, 146.134.0.0, temos as máquinas:

• 146.134.8.2
• 146.134.20.7
• 146.134.20.8 (Máquina A)
• 146.134.150.1 (Máquina B)

Na rede Ethernet, 12.0.0.0, temos as máquinas:

• 12.11.111.0 (Máquina B)
• 12.0.0.4
• 12.20.40.32 (Máquina C)

Observe que a Máquina A, esta fazendo o papel de roteador (ou gateway) entre a rede
Token-Ring (192.3.40.0) e à rede Ethernet (146.134.0.0), da mesma forma que a Máquina
B, entre a rede Ethernet (146.134.0.0) e à rede Ethernet (12.0.0.0) e a Máquina C entre a
rede Ethernet (12.0.0.0) e a rede Token-Ring (192.3.40.0). Isto é facilmente implementado
colocando duas placas de rede em cada uma dessas máquinas e configurando para cada
placa de rede o seu respectivo endereço IP.

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2.4 Sub-rede
A classificação dos endereços IP por classes tem como objetivo facilitar o roteamento. Pela
classe do endereço sabe-se quantos bits representam a rede e quantos a máquina O endereço
classe C é geralmente usado para redes pequenas. No entanto, a alocação de um endereço
classe C para uma rede implica na alocação de 256 endereços, na verdade 254 (são
desconsiderados o último número igual a 0 e a 255), mesmo que eles não sejam todos
usados. O crescimento elevado da Internet fez escassear o número de endereços disponível,
principalmente porque muitas empresas tem endereço IP classe C para 254 máquinas e
usam bem menos que esta quantidade. Para minimizar este problema, foi introduzido o
conceito de sub-rede, que procura utilizar outros bits para identificar a rede ao invés da
estação. O exemplo da Figura 2.6 mostra uma rede 128.10.0.0 que é sub-dividida
internamente em duas redes distintas, a rede 128.10.1.0 e a rede 128.10.2.0

Figura 2.6 – Sub-Divisão de uma rede

Para toda a Internet, existe o endereço de rede 128.10.0.0, que é o endereço que chega até o
Gateway (G), quando um pacote chega a este Gateway é que ele vai ser roteado para uma
ou outra rede dependendo do IP de destino (no caso irá analisar o terceiro octeto de
destino). Em vários casos a separação em sub-rede traz outras vantagens como melhoria na
performance da própria rede interna, como veremos a seguir.

Vale ressaltar que se eu não fizesse a divisão em sub-redes, o endereço 128.10.1.0 e o
endereço 128.10.2.0 serão endereços de estações e não endereços de rede como esta agora.

2.4.1 Máscara de uma Sub-Rede
Para definirmos se um determinado endereço IP é um endereço de rede ou um endereço de
máquina utilizamos o conceito de máscara. A máscara de uma rede vai nos permitir dizer
quais endereços são da rede e quais são de máquinas e dentro de qual rede. O formato de
escrita da máscara é o mesmo do número IP.

A lógica é bastante simples: Vamos definir que se o bit da máscara for igual a 1 significa
que é um endereço de rede e se for igual a 0 (zero) é endereço de máquina. Neste sentido a
máscara 255.255.255.0 por exemplo, que na sua forma binária equivaleria a

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11111111 11111111 11111111 00000000

estaria indicando que os três primeiros octetos estão sendo utilizados para rede e o último
para máquina. Isto significa dizer que dentro desta rede podemos ter 254 máquinas (256 =
28 – 2 dos endereços 0 e 255). Isto porque gastamos os três primeiros octetos para dizer
qual a rede, então só nos sobrou o último para especificar as máquinas.

A Tabela 2.3 mostra qual é a máscara utilizada para as classes A, B e C, sem sub-redes.

O padrão especifica que um site usando subrede deve escolher uma máscara de 32 bits para
cada rede. Bits na máscara são 1 se o bit correspondente no endereço IP for referente a
rede, e 0 se o bit bit correspondente no endereço IP for referente a máquina.

Por exemplo, para redes classe A, B e C sem subrede teríamos as seguintes máscaras
(Tabela 2.3):

Classe Máscara Binária Máscara Decimal
A 11111111 00000000 00000000 00000000 255.0.0.0
B 11111111 11111111 00000000 00000000 255.255.0.0
C 11111111 11111111 11111111 00000000 255.255.255.0

Tabela 2.3 – Máscara Binária e Decimal por classe, sem sub-rede

Pelo padrão, os bits usados para sub-rede não precisam ser contíguos. A seguinte máscara é
válida:

11111111 11111111 00011000 01000000
Esta máscara, no entanto, traria endereços de máquinas na sub-rede bastante confusos, de
forma que é boa política usar bits de rede contíguos.

Exemplo:

Vamos fazer agora um exemplo real. Suponha que tenhamos um endereços IP classe C,
digamos 200.241.16.X. Quantas sub-redes eu posso ter? E quais os endereços de máquina?

No caso mais simples, temos apenas 1 rede, não há sub-redes, logo a mascara seria:

Binário 11111111 11111111 11111111 00000000
Decimal 255 255 255 0

E os endereços IPs seriam de: 200.241.16.0 à 200.241.16.255

Só que devemos lembrar SEMPRE de retirar os endereços IP extremos. Portanto, nossos
endereços válidos são:

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200.241.16.1 à 200.241.16.254

Agora suponha que tenhamos 2 sub-redes. Nossa máscara então seria:

Binário 11111111 11111111 11111111 10000000
Decimal 255 255 255 128

Neste caso estamos utilizando mais um bit para identificar a rede (o primeiro bit igual a 1
do quarto octeto). Logo temos duas redes possíveis. A rede 0 e a rede 1.

Na sub-rede 0 teremos os endereços IPs de: 200.241.16.0 à 200.241.16.127

Como devemos eliminar sempre os extremos, os nossos endereços válidos nessa sub-rede
serão:
200.241.16.1 à 200.241.16.126

Já na sub-rede 1 teremos os endereços IPs de: 200.241.16.128 à 200.241.16.255

Aplicando também a eliminação dos extremos, ficamos com os endereços:

200.241.16.129 à 200.241.16.254

Observação Importante: De acordo com o padrão a primeira sub-rede (todos os bits de
rede igual a zero) e a última sub-rede (todos os bits de rede igual a um) tem que ser
descartadas. Logo, pelo padrão, a rede acima não teria nenhuma máquina já que
descartaríamos a primeira e a última sub-rede. Alguns fabricantes, entretanto, como a
Cisco por exemplo aceitam a mascara acima, mas vale ressaltar que isto não faz parte do
padrão e portanto não é recomendado.

Agora suponha que tenhamos 4 sub-redes. Nossa máscara então seria:

Binário 11111111 11111111 11111111 11000000
Decimal 255 255 255 192

Neste caso estamos utilizando mais dois bits para identificar a rede (os dois primeiros bits
igual a 1 do quarto octeto). Logo temos quatro redes possíveis. A rede 00, 01, 10 e 11.


Como devemos eliminar sempre os extremos, os nossos endereços válidos nessa sub-rede
serão:
200.241.16.1 à 200.241.16.62

A explicação acima é só ilustrativa, porque como já vimos esta sub-rede deve ser
desconsiderada.

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200.241.16.65 à 200.241.16.126



200.241.16.129 à 200.241.16.190



200.241.16.193 à 200.241.16.254

Pelo mesmo motivo mencionado anteriormente esta sub-rede também será descartada.

Para saber qual é a faixa de endereços IP de cada sub-rede basta dividir 256 pelo número de
sub-redes. No exemplo anterior teriamos 256 dividido por 4 igual a 64. Isto significa dizer
que cada rede teria 64 máquinas (sem considerar a eliminação dos extremos). Ficando então
os endereços distribuídos da seguinte forma:

• X.X.X.0 à X.X.X.63
• X.X.X.64 à X.X.X.127
• X.X.X.128 à X.X.X.191
• X.X.X.192 à X.X.X.255

Lembrando sempre que o primeiro e o último conjunto de endereços deverá ser descartado.
No caso os endereços de X.X.X.0 à X.X.X.63 e X.X.X.192 à X.X.X.255

O processo para achar todas as outras sub-redes é o mesmo. A tabela 2.4 faz um resumo
deste processo para um endereço IP classe C até 8 sub-redes. As sub-redes grifadas não
poderão ser usadas de acordo com o padrão.

Sub-Redes Máscara No. Da Sub-Rede IPs Válidos Tot. Maq.
1 255.255.255.0 - x.x.x.1 à x.x.x.254 254
2 255.255.255.128 0 x.x.x.1 à x.x.x.126 126
255.255.255.128 1 x.x.x.129 à x.x.x.254 126
4 255.255.255.192 00 x.x.x.1 à x.x.x.62 62
255.255.255.192 01 x.x.x.65 à x.x.x.126 62
255.255.255.192 10 x.x.x.129 à x.x.x.190 62
255.255.255.192 11 x.x.x.193 à x.x.x.254 62
8 255.255.255.224 000 x.x.x.1 à x.x.x.30 30

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Sub-Redes Máscara No. Da Sub-Rede IPs Válidos Tot. Maq.
255.255.255.224 001 x.x.x.33 à x.x.x.62 30
255.255.255.224 010 x.x.x.65 à x.x.x.94 30
255.255.255.224 011 x.x.x.97 à x.x.x.126 30
255.255.255.224 100 x.x.x.129 à x.x.x.158 30
255.255.255.224 101 x.x.x.161 à x.x.x.190 30
255.255.255.224 110 x.x.x.193 à x.x.x.222 30
255.255.255.224 111 x.x.x.225 à x.x.x.254 30

Tabela 2.4 – Nº de sub-redes versus classes

A Tabela 2.5 mostra a quantidade de sub-redes, a quantidade de máquinas de cada sub-rede
e a quantidade total de máquinas.

Nº de Bits Nº Sub-Redes Quantidade de Máquinas por Sub-Rede Total Máquinas
0 0 254 254
1 2-2=0 0 0
2 4-2=2 62 124
3 8-2=6 30 180
4 16-2=14 14 196
5 32-2=30 6 180
6 64-2=62 2 124

Tabela 2.5 – Nº de sub-redes e máquinas de um endereço classe C

2.5 Formato do datagrama IP
O datagrama IP é a unidade básica de dados no nível de rede (Internet Protocol – IP). Este
protocolo consiste em um serviço de entrega de pacotes, não confiável, sem
reconhecimento e sem conexão de um datagrama IP. Isto significa dizer que um pacote IP
pode ser perdido, duplicado atrasado ou entregue fora de ordem, mas o nível IP não
detectará tais condições ficando esta responsabilidade para os níveis superiores. É função
do nível de rede (IP) também efetuar o roteamento do pacote escolhendo o caminho que ele
deverá seguir.

Um datagrama está dividido em duas áreas, uma área de cabeçalho e outra de dados. O
cabeçalho contém toda a informação necessária para identificar o conteúdo do datagrama,
bem como o seu endereço origem e destino, entre outros. Na área de dados está
encapsulado o pacote do nível superior, ou seja um pacote TCP ou UDP, que contém os
dados propriamente ditos. A Figura 2.7 mostra o formato do datagrama.

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Figura 2.7 – Datagrama IP

A Tabela 2.6 fornece a descrição de cada campo.

Campo IP Descrição
VERS Versão do protocolo IP que foi usada para criar o datagrama
HLEN Comprimento do cabeçalho, medido em palavras de 32 bits
SERVICE-TYPE Este campo especifica como o datagrama poderia ser manipulado
pelo sistema de comunicação. Algumas opções são:
Precedence: indica a importância do pacote, com valores desde 0
(precedência normal) até 7 (controle da rede). Este bits permite-se ao
transmissor indicar a importância de cada datagrama que ele está
enviando, sem contudo garantir que estas exigências serão
cumpridas pela rede. Existem ainda as opções abaixo:

• Precedência Indica a importância do pacote
• D: Baixo Delay
• T: Alto throughput
• R: Alta confiabilidade
TOTAL-LENGTH Este campo proporciona o comprimento do datagrama medido em
bytes, incluindo cabeçalho e dados. Se o pacote for fragmentado este
campo indicará o tamanho do fragmento e não do pacote original
IDENTIFICATION Valor inteiro que identifica o datagrama. Este campo é usado para
ajudar na remontagem de pacotes fragmentados. Este campo é muito
importante porque quando um gateway fragmenta um datagrama, ele
copia a maioria dos campos do cabeçalho do datagrama em cada
fragmento, então a identificação também deve ser copiada, com o

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propósito de que o destino saiba quais fragmentos pertencem a quais
datagramas. Cada fragmento tem o mesmo formato que um
datagrama completo.
FRAGMENT Especifica o início do datagrama original dos dados que estão sendo
OFF SET transportados no fragmento. É medido em unidades de 8 bytes
FLAG Controla a fragmentação. Os dois bits de mais baixa ordem
controlam a fragmentação. Um bit especifica se o pacote pode ou não
ser fragmentado e o outro bit especifica se o pacote é o último
fragmento
TTL (Time to Live) Especifica o tempo em segundos que o datagrama está permitido a
permanecer no sistema Internet. Gateways e hosts que processam o
datagrama devem decrementar o campo TTL cada vez que um
datagrama passa por eles e devem removê-lo quando seu tempo
expirar.
PROTOCOL Especifica qual protocolo de alto nível foi usado para criar a
mensagem que está sendo transportada na área de dados do
datagrama. Exemplo: FTP, HTTP, SMTP, etc
HEADER- Assegura a integridade dos valores do cabeçalho. Observe que não
CHECKSUM existe CheckSum para os dados, somente para o cabeçalho, isto
porque não pode haver erro na hora da entrega de um pacote ao
endereço de destino, mesmo que os dados estejam com problemas.
Isto significa dizer que o endereço da carta estará sempre correto, não
significando que esta chegue ao seu destinatário ou caso chegue, que
os dados estejam corretos.
SOURCE IP Específica o endereço IP de origem
DESTINATION IP Específica o endereço IP de destino
OPTIONS Consiste de um único octeto com opções diversas sobre um
determinado pacote. Algumas delas são:

Copy – controla como os gateways tratam as opções quando há
fragmentação: Se Copy = 1, então Opções devem ser copiadas em
todos os fragmentos
Option Class Significado
0 Datagrama de controle
1 Reservado para uso futuro
2 Debug
3 Reservado para uso futuro
Para cada uma das opções existe ainda um Option Number para
aumentar mais ainda a diversidade de opções.
A próxima sessão traz alguns exemplo interesantes.
PADDING Este campo pode ou não ser usado dependendo do campo OPTIONS.
É um campo complementar, usado para armazenar um determinado
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valor dependendo da opção anterior.
DATA É o pacote da camada de transporte (TCP ou UDP)

Tabela 2.6 – Opções do Datagrama IP

2.5.1 Algumas OPTIONS interessantes
Estas opções referem-se ao campo OPTION do datagrama IP.

• Option Number 7, Option Class 0 - Record Route Option

Esta opção permite a origem criar uma lista vazia de endereços IPs e a cada gateway que
manusear o datagrama colocará o seu IP nesta lista. Esta opção então traria toda a rota
utilizada que um determinado pacote fez entre o seu endereço de origem e o seu endereço
de destino. A Figura 2.8 ilustra como os endereços IP seriam armazenados.

Figura 2.8 – Endereços IP de uma rota armazenados

Os endereços IP dos Gateways intermediários são colocados na posição indicada pelo
campo POINTER.

• Option Number 9 ou 3, Option Class 0 - Source Route Option

Permite a origem indicar a rota a ser seguida pelo pacote IP. Pode ser strict (option 9) ou
loose (option 3). No modo strict, o caminho entre dois endereços sucessivos deve consistir
de uma única conexão física de rede. Na opção loose, o datagrama deve seguir a sequência
de endereços, mas dois endereços sucessivos na lista podem ter vários gateways entre eles.
Esta opção é utilizada quando se deseja que um datagrama passe por um caminho
específico independente do protocolo de roteamento. A Figura 2.9 ilustra este fato.

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Figura 2.9 – Definindo uma rota no datagrama

• Option Number 4, Option Class 2 - Timestamp Option

Esta opção é similar ao Record Route, porém cada gateway coloca na lista, além do seu IP,
o tempo em que o pacote chegou à este gateway. A Figura 2.10 ilustra este fato.

Figura 2.10 – Armazenando uma rota e o seu tempo

O campo OFLOW conta o número de gateways que não suportam esta opção.

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3 Mapeamento de endereço de rede em endereço do
nível físico
Duas máquinas numa mesma rede física só podem se comunicar se elas souberem o
endereço físico uma da outra. Observe que até agora estavamos falando de endereço de
rede, agora já abaixamos mais um nível no modelo de referência OSI e no TCP/IP. Este
capítulo tratará basicamente de transformar um endereço de rede em um endereço físico,
para isto veremos os protocolos ARP e RARP.

3.1 Protocolo ARP
Como dito anteriormente, para duas máquinas numa mesma rede se comunicarem, elas
precisam saber o endereço físico uma da outra. A Figura 3.1 ilustra uma rede com topologia
em barra.

Figura 3.1 – Computadores em uma mesma rede

Considere as máquinas A e B da Figura 3.1, com seus endereços IP IA e IB e endereços
físicos FA e FB. Suponha agora, que a máquina A deseja enviar um pacote para a máquina
B, mas A sabe apenas o endereço IP de B (IB). Será necessário portanto, um mapeamento
entre o endereço IP de B(IB) no seu endereço físico, como ilustra a Figura 3.2. Mas como a
máquina A fará isso?

Figura 3.2 – Encapasulamento nível de rede no nível físico

Primeiramente, A envia um broadcast (uma mensagem que parte de uma estação e atinge
todas as outras estações da mesma rede), pedindo para a máquina cujo endereço IP seja IB
responder com seu endereço físico FB.

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Todas as máquinas recebem este broadcast, mas só B responde à máquina que solicitou, no
caso a máquina A, só a partir deste momento que A pode enviar a mensagem para B. Este
protocolo é chamado de ARP (Address Resolution Protocol).

De forma a otimizar a resolução de endereços IP em físico, o protocolo ARP usa uma cache
da seguinte forma:

• Quando A recebe a resposta de B, guarda numa tabela os endereços IP e físico de B (IB e
FB)
• Quando B recebe o broadcast de A pedindo seu endereço físico, B guarda em sua cache
IA e FA, supondo que se A deseja falar com ela (a máquina B), certamente ela (a
máquina B) terá de falar com A.
• Esta informação residirá no cache por um período apropriado.

A seguir é apresentado um exemplo de como saber quais são os endereços IPs de uma rede
e os seus respectivos endereços físicos. O comando arp –a, pode ser usado tanto para
máquinas UNIX quanto na linha de comando do DOS.

cairo.inf.ufes.br> arp -a
milao.inf.ufes.br (200.241.16.86) at b4-66-56-ed-98-81
router.inf.ufes.br (200.241.16.1) at 08-00-02-09-71-90
xareu.16.241.200.in-addr.arpa (200.241.16.212) at 00-00-e8-31-8e-eb stale
helsinki.inf.ufes.br (200.241.16.253) at 00-a0-4b-03-5b-52
barcelona.inf.ufes.br (200.241.16.31) at 52-54-00-db-05-fe
seoul.inf.ufes.br (200.241.16.20) at (incomplete) stale not responding
novel107.inf.ufes.br (200.241.16.57) at b4-66-48-90-98-81
berlim.inf.ufes.br (200.241.16.9) at 08-00-2b-e7-74-e0
baleia.16.241.200.in-addr.arpa (200.241.16.220) at 00-60-08-df-4a-62 stale
paris.inf.ufes.br (200.241.16.2) at 08-00-2b-3d-ef-4e stale
novel115.inf.ufes.br (200.241.16.65) at b4-66-59-85-98-81 stale
albany.inf.ufes.br (200.241.16.28) at 00-00-e8-08-71-1d stale
londres.inf.ufes.br (200.241.16.6) at 00-00-3b-80-33-94 stale
novel119.inf.ufes.br (200.241.16.69) at b4-66-52-9e-98-81 stale
leeds.inf.ufes.br (200.241.16.10) at 10-00-5a-fa-37-10
novel109.inf.ufes.br (200.241.16.59) at 00-00-b4-33-9f-4b stale
veneza.inf.ufes.br (200.241.16.11) at 10-00-5a-fa-50-83
marlin.inf.ufes.br (200.241.16.200) at 10-00-5a-fa-4d-b2
camburi.inf.ufes.br (200.241.16.130) at 08-00-20-0e-9a-d3
otawa.inf.ufes.br (200.241.16.23) at 00-00-e8-08-6b-f6

Neste exemplo, é possível ver que a máquina de endereço hierárquico otawa.inf.ufes.br,
possui endereço IP 200.241.16.23 e endereço físico 00-00-e8-08-6b-f6. Seguindo a mesma
leitura, sabe-se o endereço físico de todas as outras máquinas da rede.

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É importante ressaltar que diferentes redes (Ethernet, Token Ring, ATM, FDDI), tem
diferentes implementações do ARP. Sendo isto totalmente transparente para arquitetura
TCP/IP, já que tendo o endereço físico a preocupação de entrega deste pacote nesta rede
fica por conta dos protocolos de acesso ao meio e de entrega desta rede.

Quando iniciadas, as estações não possuem a tabela endereço IP / endereço físico. Esta
tabela vai sendo criada e manipulada dinamicamente dependendo da sua necessidade.

3.1.1 Formato do Pacote ARP
A Figura 3.3 mostra o formato do pacote ARP.

Figura 3.3 – Formato do pacote ARP

A Tabela 3.1 descreve os campos do pacote ARP.

Nome do Campo Descrição
Hardware Type Especifica a interface de hardware pela qual o usuário aguarda uma
resposta. No caso da rede Ethernet o valor é 1.
Protocol Type Especifica o tipo de endereço que o usuário está procurando (0800H se
for IP).
HLEN Tamanho do endereço de Hardware
PLEN Tamanho do endereço do protocolo de alto nível. As opções HLEN e
PLEN em conjunto permitem que o ARP possa ser usado para uma rede
qualquer.
Operation 1 - ARP request (Requisição do endereço físico)
2 - ARP response (Resposta do endereço físico)
3 - RARP request (Requisição do endereço IP)
4 - RARP response (Resposta do endereço IP)
Sender HÁ Endereço de Hardware (Hardware Address) do remetente
Sender IP Endereço IP do remetente
Target HÁ Endereço de Hardware (Hardware Address) do destinatário

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Target IP Endereço IP do destinatário
Tabela 3.1 – Descrição dos campos do pacote ARP

3.2 Protocolo RARP
O ARP converte um endereço IP em um endereço físico, já o RARP (Reverse Address
Resolution Protocol) faz exatamente o processo inverso, que é o de converter um endereço
físico em um endereço IP.

Talvez você esteja se perguntado mas para que ser isso? Pois bem, quando se usa máquinas
diskless (sem disco) que dão boot via rede e deseja-se usar um protocolo para este boot
baseado em TCP/IP, será necessário que a máquina disponha de seu endereço IP ainda no
processo de boot. O problema é onde guardar este endereço se a máquina não possui disco
local?

O protocolo RARP é usado exatamente para este propósito. Ele mapeia o endereço físico
no endereço IP. Uma máquina (com disco) deverá ser designada servidor de RARP.
Quando uma máquina diskless entrar em processo de boot, o software de boot acionará o
RARP. Este enviará um broadcast na rede perguntando se alguém sabe o endereço IP dela
(o endereço físico é automaticamente enviado no quadro). O servidor responde com o
endereço IP daquela máquina, a qual pode falar TCP/IP normalmente daí pra frente, até que
ela seja desligada e o processo se repita novamente.

Repare que inicialmente o administrador da rede precisa identificar os endereços físicos das
máquinas diskless e criar uma tabela de mapeamento no servidor.

O protocolo RARP é idêntico ao ARP, mudando apenas o tipo de mapeamento feito.

3.3 Fragmentação de endereço IP em endereço físico
Para o nível IP (de rede), um pacote IP é uma unidade única e indivisível. Idealmente, o
pacote IP deveria caber inteiro no quadro do nível de enlace. No entanto, nem sempre isso
acontece. Pode acontecer de que num certo caminho existam níveis de enlace que tenham
tamanho de área de dados bastante reduzidos. Pode acontecer também do usuário
configurar o tamanho do pacote IP maior que a área de dados da própria rede onde a
máquina está conectada.

Quando um pacote IP não couber inteiro na área de dados do quadro físico, ele deve ser
fragmentado. Isto significa dizer, que o pacote deve ser quebrado em diversos pedaços que
caibam no nível físico. Ao chegar no seu destino, o pacote deve ser reconstituído, já que o
nível IP só poderá processar o pacote se este estiver inteiro. A fragmentação/remontagem é
feita pelo próprio nível IP.

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Na configuração do TCP/IP o usuário pode configurar o MTU (Maximun Transfer Unit),
parâmetro que define o tamanho máximo do pacote IP inteiro. Se o tamanho máximo da
área de dados do quadro de enlace for menor que o MTU o pacote IP será fragmentado.
Esta fragmentação poderá ser feita em qualquer gateway no caminho do pacote até o seu
destino, e não apenas na origem. No entanto, uma vez fragmentado, o pacote seguirá
viagem assim (podendo ainda ser fragmentado novamente, caso em algum caminho a
unidade de dados do nível físico seja menor que o tamanho deste fragmento).

A responsabilidade pela remontagem dos fragmentos é da máquina destino. A perda de um
fragmento implica na perda do pacote inteiro.

Para exemplificar o processo de fragmentação, observe a Figura 3.4, nela existem duas
redes Ethernet, cada uma com área de dados de 1500 bytes, ligando as duas redes temos
uma rede X.25 com área de dados de 256 bytes.

Figura 3.4 – Redes com áreas de dados diferentes

Observe que caso H1 queira enviar um dado para H2 não haverá fragmentação (desde que o
pacote IP seja menor que 1500 bytes), o mesmo ocorre entre as máquinas H3 e H4. Agora
imagine que H1 queira enviar um dado para a máquina H3 ou H4.

Será de responsabilidade de G1 fragmentar este dado para que ele possa passar pela rede
X.25, e será de responsabilidade de H3 ou H4 remontar este pacote. O mesmo acontece
caso H3 ou H4 queiram enviar um pacote para H1 ou H2.

Uma forma de evitar esse problema seria definir a MTU das duas redes Ethernet para 256
(mesmo tamanho da rede X.25). Neste caso não haveria fragmentação, entretanto,
operações dentro da mesma rede estariam sub-utilizando o frame Ethernet.

Na Figura 3.5 temos um pacote IP de 1400 bytes, sendo transmitido em uma rede com
MTU igual a 620 bytes e 20 bytes de cabeçalho. Será portanto necessário fragmentar este
pacote em três outros. Pacote 1: 620 bytes (600 de dados e 20 de cabeçalho), Pacote 2: 620
bytes (600 de dados e 20 de cabeçalho) e Pacote 3: 220 bytes (600 de dados e 20 de
cabeçalho). É claro que este processo aumenta o Overhead da rede, incluindo vários
cabeçalhos, desperdiçando assim recursos do sistema de computação.

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Figura 3.5 – Fragmentação de um pacote

O campo offset ajudará à máquina de destino na remontagem do pacote.

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4 ICMP – Internet Control message Protocol
A Internet funciona bem se todas as máquinas operam corretamente e os roteadores estejam
coerentes, o que na verdade é uma utopia. O protocolo IP pode falhar na entrega de
datagramas, estas falhas podem ser ocasionadas por:

• Falha nas linhas de comunicação;
• Máquina destino desconectada da rede;
• TTL (Time-to-Live) do pacote IP expirar;
• Gateway intermediários congestionados entre outros

O ICMP (Internet Control Message Protocol) permite que os Gateways reportem erros ou
forneçam informações sobre circunstâncias inesperadas (mensagens de controle). Assim
como qualquer outro tráfego na Internet, ICMP viaja na área de dados de um pacote IP. O
destino final de uma mensagem ICMP é o nível IP e não uma aplicação.

O ICMP apenas informa a máquina que enviou a mensagem que ouve um erro ou uma
situação inesperada. Protocolos de nível superior que vão interpretar estes erros e tomar as
devidas providências. O ICMP não faz correção de erros.

Algumas mensagens reportados pelo ICMP são:

• Network Unreachable (rede não alcançável)
• Host Unreachable (host não alcançável)
• Port Unreachable (port não alcançável)
• Destination Host Unknown (Host destino desconhecido)
• Destination Network Unknown (rede destino desconhecida)
• Echo Request e Echo Reply (Solicitação de Eco e Resposta de Eco);
• Time Exceded for Datagram – TTL (Tempo do pacote excedido);
• Entre outros

ICMP somente reporta condições de erros à fonte original. A fonte deve relatar os erros aos
programas de aplicação individuais e tomar ação para corrigir o problema. Uma fragilidade
do ICMP é a de só reportar erros à fonte original, não a intermediários.

Suponha que um datagrama siga uma rota através de uma série de gateways G1, G2, ..., GK.
Se GK tem rotas incorretas e envia o datagrama para o gateway GE, GE reporta o erro de
volta para a origem do datagrama. Porém a origem não tem nenhuma responsabilidade
sobre esse erro nem controle sobre o gateway problemático. Pode inclusive nem saber qual
é esse gateway. Além disso, o próprio pacote ICMP pode se perder como qualquer
datagrama IP, não informando a ninguém do problema.

O comando PING (ver capítulo de aplicações) por exemplo, faz uso de um dos tipos de
pacote ICMP. A máquina origem envia pacote ICMP do tipo echo request. A máquina que
recebe essa mensagem responde com ICMP do tipo echo reply. Algumas versões de PING

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enviam vários pacotes e devolvem estatísticas. Se o PING tem sucesso, significa que as
principais partes do sistema de transporte estão funcionando.

4.1 Entrega de Mensagens ICMP
Uma mensagem ICMP requer dois níveis de encapsulamento, como mostra a Figura 4.1.
Apesar de ser encapsulada no nível IP, o ICMP não é considerado um protocolo de alto
nível. O ICMP é parte do nível IP.

Figura 4.1 – Encapsulamento do ICMP em um pacote IP

Observe que o pacote ICMP (Dados + Cabeçalho) é colocado na área de dados do pacote IP
(Dados + Cabeçalho), e este novo dado é por sua vez colocado no frame, que é a parte
física propriamente dita de transmissão.

4.2 Tipos de Mensagem ICMP
Cada mensagem ICMP tem seu próprio formato, mas todas elas começam com os campos
abaixo:

• TYPE (8 bits), que identifica a mensagem
• CODE (8 bits), que fornece mais informações sobre a mensagem
• CHECKSUM (16 bits)

A Figura 4.2 relaciona os possíveis tipos para o campo TYPE.

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Figura 4.2 – Possíveis tipos de mensagens ICMP

Além destes campos, o ICMP que reporta erro sempre inclui o cabeçalho e os primeiros 64
bits de dados do pacote causador do problema. Isto permite ao remetente descobrir que
protocolo e que aplicação são responsáveis polo datagrama.

4.2.1 Echo Request & Echo Reply
A Figura 4.3 descreve o campo de solicitação (Echo Request) e resposta (Echo Reply) do
tipo eco. Essa mensagem é usada pelo programa PING para verificar se uma máquina esta
respondendo ou não.

Figura 4.3 – Mensagem do tipo Echo Request & Echo Reply

Os campos TYPE, CODE e CHECKSUM são os mesmos descritos acima. A Tabela 4.1
relaciona os outros campos com as suas funcionalidades.

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Campo Descrição
TYPE=8 Echo Request (Requisição de resposta)
TYPE=0 Echo Reply (Resposta à solicitação anterior)
IDENTIFIER e SEQUENCE NUMBER São usados para identificar qual mensagem
foi enviada e qual esta sendo recebida
OPTIONAL DATA Campo opcional, que dependendo da
implementação pode retornar dados ao
remetente, como por exemplo o tempo gasto
para se alcançar a máquina.
Tabela 4.1 – Descrição dos campos da mensagem Echo Request & Echo Reply

4.2.2 Reports unreacheble destination
A Figura 4.4 ilustra a mensagem que é enviada para informar que uma máquina ou rede não
esta alcançável (unreacheble).

Figura 4.4 – Cabeçalho padrão para endereço não alcançável

Para identificar uma mensagem deste tipo basta verificar o campo TYPE=3. O campo
CODE pode receber valores de 0 à 12. O significado de cada campo é mostrado na Figura
4.5

Figura 4.5 – Valores dos campos CODE para mensagens com TYPE=3

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4.2.3 Controle de Fluxo e de Congestionamento
Quando um Gateway está com suas filas de envio de pacotes cheias e não tem mais espaço
para armazenar novos pacotes, ele terá que descartar os novos pacotes que chegarem. De
forma a avisar aos remetentes que parem de mandar pacotes, o Gateway pode enviar uma
mensagem ICMP do tipo QUENCH para que a origem pare de transmitir dados. A Figura
4.6 ilustra mostra os cabeçalho padrão desta mensagem.

Figura 4.6 – Cabeçalho padrão para controle de congestionamento

Uma mensagem de congestionamento é identificada pelo campo TYPE=4, CODE=0, e o
campo INTERNET HEADER conterá o endereço do gateway problemático, mais 64 bits
do datagrama.

4.2.4 Route Change Request (Redirect)
Quando um Gateway detecta que um host está usando uma rota não otimizada, ele envia
um ICMP de REDIRECT (Figura 4.7) requisitando que o host mude sua tabela de rotas. O
host mudará sua tabela de rotas caso ele esteja configurado para trabalhar com roteamento
dinâmico.

Está mensagem está restrita a um Gateway e um host fisicamente conectados (na mesma
rede).

Figura 4.7 – Mensagem de mudança de rota

Uma mensagem de mudança de rota é identificada pelo campo TYPE=5 e o campo
CODE=0 à 3. O campo INTERNET HEADER conterá o endereço do gateway
problemático, mais 64 bits do datagrama.

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Suponha por exemplo que eu tenha um Host conectado a dois Gateways (G1 e G2), nas
redes 1 e 2 respectivamente (Figura 4.8).

Figura 4.8 – Exemplo de mensagem de redirecionamento de rota

Se o Host H mandar um pacote para a Rede 1, via o Gateway G2. Este Gateway (G2),
retornará uma mensagem de ICMP REDIRECT para o Host H. O Host H mandará então o
pacote pelo Gateway G1, e este será entregue corretamente à Rede 1.

4.2.5 Detecta rota circular ou excessivamente longa
Quando um Gateway detecta que o campo TTL (Time-to-Live) do datagrama IP está com o
valor ZERO, ele manda o ICMP TIME EXCEEDED para a origem (Figura 4.9).

Figura 4.9 – Cabeçalho ICMP TIME EXCEEDED

Caso o campo CODE retorna o valor 0 indicará que o TTL zerou, caso retorne 1, indicará
que a remontagem de fragmentos excedeu o tempo máximo.

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4.2.6 Reporta outros problemas
Quando um Gateway detecta um problema diferente dos citados anteriormente (por
exemplo, erro no cabeçalho), ele envia um ICMP PARAMETER PROBLEM para a
origem (Figura 4.10).

Figura 4.10 – Cabeçalho ICMP para outros problemas

O campo POINTER é usado para apontar para o octeto do datagrama original que causou
o problema. Já o campo CODE virá com o valor 1 caso o campo POINTER esteja sendo
usado ou com o campo 0 se o campo POINTER não estiver sendo utilizado.

4.2.7 Sincronização de relógio e estimativa de tempo de transito
Uma máquina pode usar o ICMP REQUEST TIMESTAMP para requisitar a “hora do dia”
doutra máquina. A máquina endereçada retorna um ICMP TIMESTAMP REPLY (Figura
4.11).

Figura 4.11 – Cabeçalho ICMP para mensagem de sincronização de relógios

O campo TYPE = 13 indica usa mensagem de solicitação (request) e o campo TYPE = 14
indica a resposta (reply). O campo ORIGINATE TIMESTAMP é preenchido pelo
remetente e os campos RECEIVE TIMESTAMP e TRANSMIT TIMESTAMP são
preenchidos pelo destinatário no momento da chegada do request e no momento da saída
do reply respectivamente. Todos os tempos são em milisegundos, a partir da meia noite.

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5 Camada de Transporte
A camada de transporte da arquitetura TCP/IP tem por responsabilidade transferir um dado
fim-a-fim entre duas máquinas, ou seja, é de responsabilidade desta camada transferir um
dado de uma máquina A, até uma máquina B, independente da infra-estrutura de
comunicação que se tenha entre elas.

A arquitetura Internet define dois protocolos para esta camada: o TCP (Transmission
Control Protocol – Protocolo com controle de transmissão) e o UDP (User Datagram
Protocol – Protocolo sem controle de transmissão) como ilustra a Figura 5.1.

Figura 5.1 – Camada de Transporte da Arquitetura TCP/IP

A diferença básica entre os dois é que o TCP é um protocolo confiável, ele garante a
entrega de informações corretas entre duas estações, já o UDP não faz isso. Por ter que se
preocupar com diversos detalhes, tais como sequencialização, CheckSun, etc o TCP é
muito mais lento que o UDP. Veremos que existem aplicações que necessitam da
confiabilidade do TCP e outras da velocidade e particularidades do UDP. As próximas
sessões discutem com mais detalhes estes dois protocolos, antes porém é preciso entender o
conceito de aplicação cliente-servidor.

5.1 Aplicações Cliente-Servidor
As aplicações Cliente-Servidor são caracterizadas basicamente pela presença de um
Servidor, responsável por prover determinadas facilidades e um Cliente que irá acessar as
facilidades que são providas pelo servidor.

Basicamente o Cliente solicita uma determinada tarefa ao Servidor, este a processa e
devolve o resultado ao Cliente, diminuindo substancialmente a troca de mensagens na rede,
já que as perguntas e respostas costumam ser bem curtas.

Na maioria do casos, temos um Servidor, em geral uma máquina melhor que as demais,
servindo a vários Clientes simultaneamente. Dentro deste contexto para uma mesma

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aplicação, por exemplo o telnet (Terminal Remoto) existe o telnet do servidor, conhecido
também como daemon e o telnet do cliente.

Quando um usuário chama a aplicação telnet no seu terminal, ele esta usando o telnet do
cliente, só que para esta aplicação funcionar ele precisa se conectar a um servidor, que
precisa estar rodando o telnet do servidor. A este conjunto de aplicações do cliente e do
servidor damos o nome de arquitetura cliente-servidor ou client-server.

A Figura 5.2 mostra algumas aplicações do modelo TCP/IP. Observe que o Telnet, FTP e
SMTP utilizam o TCP como protocolo de transporte, já aplicações tipo NSF, SNMP e
TFTP utilizam o UDP.

Figura 5.2 – Algumas aplicações do modelo TCP/IP

5.1.1 O conceito de Porta
Quando uma aplicação cliente deseja conectar-se à aplicação servidor, esta deve fornecer o
endereço IP ou nome hierárquico (que será convertido em endereço IP pelo serviço de
DNS, pois na Internet só trafegam endereços IPs) do servidor. Neste caso teremos um
endereço IP de origem e um endereço IP de destino que identificará uma comunicação.
Entretanto, estes dois campos não são suficiente para identificar univocamente uma
conexão, pois o servidor poderá estar rodando diversas aplicações simultaneamente. Como
então eu conseguiria identificar que eu desejo me conectar à aplicação A ou à aplicação B?

Para resolver este problema, foi criado o conceito de Porta. A idéia é bastante simples:
Para cada aplicação é definido um número de porta único que a distingue das demais
aplicações, chamaremos à porta do servidor de Porta de Destino.

É possível agora informar o endereço IP de destino e o endereço da Porta de Destino, para
identificar uma determinada aplicação. Aplicações como Telnet, FTP (Transferência de
Arquivos), HTTP (Home Pages), entre outras tem suas portas bem definidas e em geral não
precisam ser informadas pelas aplicações, já são colocadas nos pacotes de Transporte
automaticamente por estes programas.

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Observe que o endereço IP de origem, endereço IP de destino e Porta de destino ainda não
definem unicamente uma aplicação. Pois dentro da máquina cliente (o mesmo endereço IP
de origem) eu posso querem me conectar com o mesmo servidor (endereço IP de destino)
na mesma aplicação (porta de destino). Como eu conseguiria identificar quais das duas
aplicações da minha máquina deve receber determinada resposta?

Isto acontece com frequência quando abrimos diversas instâncias de um mesmo programa.
Quando por exemplo estamos navegando na Internet através de um browser (Internet
Explorer ou Netscape) e abrimos várias janelas que tem como endereço o mesmo servidor
de destino. Para resolver este problema é incluindo à nossa lista o conceito de Porta de
origem. A porta de origem vai identificar qual das instâncias de um mesmo programa esta
se conectando a um mesmo serviço, numa mesma máquina destino.

A Figura 5.3 ilustra este fato, mostrando o formato de um pacote TCP (observe que o
pacote UDP também terá que ter porta de origem e porta de destino também). O campo
Source Port, identifica a porta de origem e o campo Destination Port, identifica a porta de
destino. Os campos de IP de origem e IP de destino são colocados no cabeçalho do pacote
IP e não do TCP ou UDP. Os demais campos serão explicados na sessão Protocolo TCP.

Figura 5.3 – Porta de Origem e Destino no pacote TCP

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5.1.2 Utilizando a Arquitetura Cliente-Servidor
Para utilizarmos desta arquitetura primeiramente precisamos instalar um determinado
serviço em um determinado servidor. Suponha que iremos instalar o serviço de WWW
(World Wide Web) que utiliza o protocolo HTTP no servidor www.uol.com.br
(200.246.5.65). O serviço de WWW é um serviço bastante difundido e por isso já possui
uma porta padrão, a porta 80. Temos portanto que do ponto de vista de um cliente:

IP de destino: 200.246.4.65
Porta de destino: 80

Suponha agora que você esteja na máquina 200.241.16.8 e deseja acessar este site através
de um Browser qualquer. Você precisa de uma porta de origem. Este número de porta é
fornecido dinamicamente pelo sistema operacional, digamos que num dado momento a
porta de origem seja: 3478. Logo já temos todo o cabeçalho para estabelecer a comunicação

IP de origem: 200.241.16.8
Porta de Origem: 3478

Caso você abra uma nova janela do seu Browser, e se conecte ao mesmo lugar, utilizando o
mesmo serviço o sistema operacional le dará uma nova Porta de Origem, para que não se
confunda com as outras portas em uso. Digamos que a nova porta seja 4312. Teremos
portanto:

IP de origem: 200.241.16.8

Desta forma é possível endereçar corretamente uma determinada informação.

Se outra pessoa, numa outra máquina, digamos 200.30.20.83 quiser acessar o mesmo site,
pode ocorrer do sistema operacional dar a ela o mesmo número de porta, digamos 4312.
Logo teríamos:

IP de origem: 200.30.20.83

Observe que o IP de origem é outro e portanto não haverá confusão na hora da entrega dos
pacotes.

Os servidores de aplicação estão sempre ativos e esperando conexões. As conexões
acontecem assincronamente e por um período de tempo indeterminado. Nas máquinas
UNIX é possível ver quais são os serviços ativos, e quais os programas que os manipulam
através dos respectivos comandos:

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% cat /etc/services

% cat /etc/inetd.conf

Nas máquinas Windows NT é possível ver quais são os serviços ativos através da
sequência: Iniciar / Configuração / Painel de Controle / Serviços, sendo possível aí
inicializar ou parar um determinado serviço.

5.2 O Protocolo TCP (Transmission Control Protocol)
O TCP é um protocolo do nível de transporte da arquitetura Internet. Este protocolo garante
que um dado enviado de um computador A para um computador B em qualquer rede (que
esteja ligada via TCP/IP) vai ser entregue corretamente.

O TCP é um protocolo confiável e orientado a conexão. Este protocolo provê uma
Interface para a camada de aplicação que deixa totalmente transparente os procedimentos
de retransmissão, sequencialização, correção e verificação de erros, controle de fluxo, entre
outros, sendo de sua responsabilidade estas tarefas.

Também é de responsabilidade do TCP especificar como duas máquinas iniciam uma
conexão, transferem dados e terminam uma conexão. Mostraremos a seguir as principais
responsabilidades do protocolo TCP.

1. Estabelecimento e Liberação de conexão — Como o TCP é orientado à conexão,
antes de começar qualquer processo de transferência de dados é preciso estabelecer
uma conexão entre a máquina origem e a máquina destino. Após o término da
transferência de dados a conexão é desfeita.

2. Transferência de dados — Após o estabelecimento da conexão é possível começar
o processo de transferência de dados, que pode ser por mensagens variáveis ou de
tamanho fixo e no formato full-duplex (as duas máquinas podem estar transmitindo
dados simultaneamente).

3. Transferência de dados urgentes — Ainda na transferência de dados é possível
definir se uma mensagem será normal ou urgente. Esta última opção é usada
geralmente para informações de controle.

4. Multiplexação — A multiplexação é um processo de colocar diversas conexões de
transporte, no caso o TCP, em uma conexão de rede, no caso o IP, este processo é
feito na máquina origem. Na máquina destino é feito o processo inverso, chamado
de de-multiplexação, que consiste em separar uma conexão de rede em várias
conexões de transporte.

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5. Segmentação — Acontecerá segmentação quando a área de dados do pacote IP for
menor que a área de dados do pacote TCP. Neste caso o pacote TCP será
fragmentada em vários pacotes IP para que possa ser trafegado na rede. Sendo
depois remontado na máquina destino.

6. Controle do fluxo — Através de um sistema de buferização denominada Janela
deslizante, o TCP envia uma série de pacotes sem aguardar o reconhecimento de
cada um deles. Na medida em que recebe o reconhecimento de cada bloco enviado,
atualiza o buffer (caso reconhecimento positivo) ou reenvia os dados ao destinatário
(caso reconhecimento negativo ou não reconhecimento após um timeout pré
estipulado).

7. Controle de erros — Além da numeração dos segmentos transmitidos, vai junto
com o cabeçalho (header) uma soma verificadora dos dados transmitidos
(checksum), assim o destinatário verifica a soma com o cálculo dos dados recebidos
e consegue identificar se os dados estão corretos ou não.

5.2.1 Formato do pacote TCP
A unidade de transferência entre o protocolo TCP de duas máquinas é chamado de
Segmento. Os segmentos são trocados para estabelecer conexões, transferir dados, enviar
reconhecimentos e fechar conexões. Dado que TCP usa a técnica de Piggybacking, um
reconhecimento viajando de uma máquina A para B pode ir no mesmo segmento de dados
que estão sendo enviados de A para B, embora o reconhecimento refere-se a dados
enviados da máquina B para A.

A Figura 5.4 mostra o formato de um pacote TCP e suas opções.

Figura 5.4 – Formato do pacote TCP

A seguir são apresentados os objetivos de cada campo do pacote TCP.

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1. SOURCE PORT – Identifica a porta de origem

2. DESTINATION PORT – Identifica a porta de destino

3. SEQUENCE NUMBER – Específica o número de sequência de dados no mesmo
segmento. É através deste número que é possível fazer a sequencialização.

4. ACKNOWLEDGEMENT NUMBER – Identifica o número de bytes que a fonte
esperar receber na próxima transmissão.

5. HLEN – Este campo especifica a partir da onde irá começar o campo de dados. Isto é
necessário pois dependendo da tamanho do campo de opções (OPTION), o campo de
dados irá começar em uma determinada posição.

6. RESERVED – Campo reservado para uso futuro.

7. CODE BITS – Determina o propósito e conteúdo do segmento, codificado na forma da
Tabela 5.1.

Opção Significado
URG Campo de ponteiro Urgente é válido
ACK Campo de Reconhecimento é válido
PSH Este segmento solicita um Push
RST Resetar a conexão
SYN Sincroniza números de Sequências
FIN O transmissor chega ao fim do fluxo de bytes

Tabela 5.1 – Significado do Code Bits

8. WINDOW – Através deste campo o protocolo TCP indica quantos dados ele tem
capacidade de receber em seu buffer.

9. CHECKSUN – É usado para verificar a integridade tanto do cabeçalho como dos
dados do segmento TCP.

10. URGENT POINT – É possível, através deste campo especificar que alguns dados
devem ser entregues de forma urgente. Esta informação é repassada ao nível IP que
tenta executar esta operação. Esta opção é totalmente dependente dos recursos do
sistema de comunicação.

11. OPTION (IF ANY) – Campo reservado para opções do TCP (caso haja algum).

12. PADDING – Este campo serve para colocar alguns parâmetros que podem ser
requeridos na escolha de uma determinada opção no campo OPTION.

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13. DATA – Campo de dados do TCP.

5.2.2 Portas bem conhecidas do TCP
Como já foi dito anteriormente, uma mesma máquina pode prover diversos serviços
concorrentemente, bastando para isso que cada serviço (ou aplicação) esteja colocado em
uma porta diferente. Alguns serviços são bastante utilizados na Internet, e por isso suas
portas são bem conhecidas. A Figura 5.5 mostra algumas portas conhecidas. Nela é possível
ver, por exemplo, que o serviço de terminal remoto (telnet) esta na porta 23, que o serviço
de correio eletrônico (SMTP) esta na porta 25, e que o serviço de transferência de arquivos
(FTP) esta na porta 21, entre outros. Observe que o serviço de WWW (HTTP) não esta
listado na Figura 5.5, entretanto pela popularização cada vez maior deste serviço, ele é
colocado na maioria dos casos na porta 80, podendo eventualmente ser colocado em outra
porta. As portas acima de 1024 podem ser usadas por qualquer aplicação cliente-servidor

Figura 5.5 – Algumas portas TCP bem conhecidas

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5.3 O Protocolo UDP (User Datagram Protocol)
O protocolo UDP usa o mesmo princípio de portas e de aplicações distribuídas do TCP. A
grande diferença entre o TCP e o UDP é que o UDP é muito mais leve que o TCP, pois ele
não garante a entrega dos dados, sequencialização, fluxo de mensagens, etc. O UDP não é
orientado à conexão, ele é Connectionless, ou seja, não é necessário estabelecer uma
conexão para começar a transferir os dados e depois se preocupar em terminar a conexão.

No UDP, você simplesmente envia o dado de uma máquina (IP Origem, Porta Origem) para
uma máquina de destino (IP Origem, Porta Destino). Caso a rede consiga enviar o pacote
ao seu destino, sem erro, este chegará perfeitamente. Caso contrário não haverá
retransmissão deste pacote. Talvez você esteja se perguntando para que serve um serviço
que não garante que a informação vai chegar do outro lado, e caso chegue também não
garante que a ordem é correta ou que os próprios dados estejam corretos?

5.3.1 Formato do Pacote UDP (User Datagram Protocol)
A Figura 5.6 mostra o formato do pacote UDP.

Figura 5.6 – Formato do pacote UDP

A estrutura do pacote UDP é muito simples, os campos que compõe o pacote são:

1. PORTA UDP ORIGEM – Este campo contém a porta UDP usado pela origem
(opcional).

2. PORTA UDP DESTINO – Este campo contém a porta UDP de destino.

3. TAMANHO DA MENSAGEM UDP – Este campo contém o tamanho de todo o
pacote UDP (Dados + Cabeçalho)

4. UDP CHECKSUM – Este campo é utilizado na recepção dos dados para verificar se o
dado recebido esta certo ou não. É um campo opcional, para tanto basta colocar o valor

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0 (zero) no campo. Caso o valor zero seja informado o receptor não tem como saber se
o dado esta correto ou não.

5. DADOS – Este campo contém os dados propriamente ditos.

5.3.2 Portas bem conhecidas do UDP
Tal como no TCP, o UDP também possui um conjunto de portas bem conhecidas, como
ilustra a Figura 5.7. As portas reservadas vão de 1 à 1000, e as portas livres vão de 1001 à
65535.

Na Figura 5.7 é possível ver, por exemplo, que o serviço de DayTime, que informa o dia e a
hora daquela máquina é utilizado na porta 13, o serviço de DNS (Domain Name Service)
esta na porta 53, o serviço de Gerenciamento da rede (SNMP) esta na porta 161 e 162, entre
outros serviços.

Figura 5.7 – Portas UDP bem conhecidas

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6 Protocolos de Roteamento
A arquitetura TCP/IP é uma arquitetura de interconexão de redes. Neste sentido, se duas
máquinas A e B estão conectadas a uma rede TCP/IP, é possível que as duas máquinas
conversem entre si, independente de quantas redes existam entre as duas máquinas.

Quando a máquina A deseja falar com a máquina B surge um pequeno problema. Como
podem existir diversas redes entre A e B, qual o caminho o pacote IP deve percorrer para
sair da máquina A e ir até a máquina B? A este processo chamamos de Roteamento. O
roteamento consiste em encontrar um caminho (pode não ser o melhor caminho) de tal
forma que as informações saiam de A e consigam atingir a máquina B e vice-versa. O nome
Roteador é dado à máquina ou equipamento que toma tal decisão.

Chamaremos de Roteador ou Gateway ao equipamento que conecta duas ou mais redes
fisicamente. E denotaremos por Host a uma máquina que esta conectada a uma rede física.
As decisões de roteamento são tomadas tanto por Hosts ou Gateways.

O roteamento IP consiste em decidir para onde enviar um datagrama baseando-se no
endereço IP destino contido neste datagrama. Existem dois tipos de roteamento: O
roteamento direto e o roteamento indireto.

6.1 Roteamento Direto
O roteamento direto ocorre quando as duas máquinas envolvidas estão na mesma rede
física. Neste caso basta o transmissor encapsular o pacote IP em uma quadro físico, com o
endereço do destino, que é conseguido via o protocolo ARP e enviar este pacote
diretamente na rede. A máquina destino receberá o pacote físico descapsulará o pacote e
tratará o datagrama IP. Observe que não há a necessidade da figura do Gateway, haja visto
que as duas máquinas envolvidas estão na mesma rede física, por exemplo um barramento
Ethernet.

Para saber se a máquina destino está na mesma rede se faz uma comparação entre os
endereços IP fonte e destino, especificamente entre os campos que identificam a rede. Se
ambos campos são iguais (todos igual a 1 binário), significa que o datagrama pode ser
enviado diretamente sem ter que passar por um gateway.

6.2 Roteamento Indireto
O roteamento indireto ocorre quando as duas máquinas envolvidas não estão na mesma
rede física. Neste caso, gateways intermediários terão que manusear este pacote até que ele
chegue à rede física de destino, para ai ser tratado como um roteamento direto.

No roteamento indireto o transmissor deve identificar um Gateway para o qual o datagrama
deve ser enviado, para que este Gateway tome a decisão de continuar enviando o pacote
para a rede física que o conecta ou para um outro Gateway. Observe que o endereço deste
Gateway deve estar na mesma rede física da máquina de origem.

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Cada máquina na Internet, seja ela um Host ou um Gateway, deverá possuir uma tabela de
rotas.

A decisão que um Host deverá tomar, baseado na sua tabela de rotas é:

• O roteamento será direto ou não?
• Caso não seja, para qual Gateway deverá enviar o pacote?

Já a decisão do Gateway é:

• Se a máquina destino está na mesma rede física e pode ser alcançada
diretamente? (Neste caso ele é o Gateway Final)
• Caso contrário, para qual outro Gateway entregar o pacote?

Figura 6.1 – Duas redes Ethernet ligadas por um Gateway

Na Figura 6.1, se H1 desejar se comunicar com H2, isto será feito utilizando o roteamento
direto, ou seja, H1 terá que mapear o endereço IP de H2 em seu endereço físico (via ARP),
encapsular o pacote IP no quadro físico e enviar na rede para que H2 possa recebê-lo. O
mesmo ocorre se H3 quiser se comunicar com H4 ou vice-versa.

Agora se H1 desejar se comunicar com H3, será feito um roteamento indireto. H1
escolherá o Gateway como a “máquina no caminho para H3”. Observe que a princípio, H1
não sabe por quantos gateways o pacote terá que passar até atingir a máquina H3. A única
informação que ele tem é que como o endereço de destino não esta conectado à sua rede
física ele precisa enviar este pacote para o Gateway, para que este tome uma decisão.

Para que H1 consiga então mandar o pacote para H3 ele terá que enviá-lo antes ao
Gateway. Neste caso, H1 fará o mapeamento do endereço IP do gateway no seu endereço
físico (via ARP) e enviará o pacote para o gateway. Ao receber o pacote, o Gateway
verifica que precisa fazer uma entrega direta para H3, e também via ARP o faz.

Observe que apesar de H1 direcionar o pacote para o Gateway, este direcionamento é
apenas no nível físico. O pacote não será alterado, ou seja, continuará com o endereço IP de
destino H3. Desta forma o Gateway poderá então roteá-lo.

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Este tipo de roteamento é mais difícil que o roteamento direto, já que o remetente deve
identificar um gateway ao qual o datagrama pode ser enviado, depois o gateway deve
enviar o datagrama a rede destino, ou a outro gateway, e assim sucessivamente.

Vamos supor que tenham muitas redes interconetadas por gateways, mas só tenham dois
hosts em cada extremo da interconexão das redes, quando um host quer enviar ao outro, ele
encapsula o datagrama e o envia ao gateway mais próximo. Uma vez que o quadro chega
ao gateway, o software de IP extraí o datagrama encapsulado, e a rotina de roteamento IP
seleciona o próximo gateway que formará parte do caminho que levarrá o datagrama ao
Host destino.

Talvez você esteja se perguntando, como que eu vou ter certeza que as escolhas de
gateways levarão o pacote ao endereço IP de destino correto?

Este processo é feito através da manipulação de um banco de dados distribuído. Onde cada
rede tem que informar somente os dados referentes à sua rede e manipular o que chamamos
de Tabela de Roteamento.

6.3 Tabela de Roteamento
Tipicamente, uma tabela de roteamento (ou tabela de rotas), contém um par (N,G), onde N
é o endereço IP da rede destino e G é o endereço IP do próximo Gateway no caminho da
rede N.

Os Gateways não conhecem o caminho completo até a máquina destino e sim o próximo
passo em direção àquela rede. As tabelas de rota sempre apontam para Gateways que estão
na mesma rede física da máquina que possui esta tabela. Na Figura 6.2 vemos quatro redes
interligadas por três gateways.

Figura 6.2 – Configuração de quatro redes e três gateways

Veremos a seguir quais deveriam ser as tabelas de rotas do gateway F (Tabela 6.1), G
(Tabela 6.2) e H (Tabela 6.3).

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Rede Destino Mandar Para
10.0.0.0 Direto
20.0.0.0 Direto
30.0.0.0 20.0.0.6
40.0.0.0 20.0.0.6
Tabela 6.1 – Tabela de rotas do Gateway F

Observe na Tabela 6.1 que para enviar uma mensagem para a rede 10.0.0.0 ou para a rede
20.0.0.0 o envio é feito de forma direta, pois as duas redes estão conectadas ao Gateway. Já
para enviar uma mensagem para as redes 30.0.0.0 e 40.0.0.0 este envia a mensagem para o
endereço IP 20.0.0.6 que é um dos endereços do Gateway G. A este gateway caberá a
responsabilidade de continuar o roteamento, como visto na Tabela 6.2

10.0.0.0 20.0.0.5
20.0.0.0 Direto
30.0.0.0 Direto
40.0.0.0 30.0.0.7
Tabela 6.2 – Tabela de rotas do Gateway G

Ainda em relação ao exemplo anterior, observe que na Tabela 6.2, quando um datagrama é
enviado para a rede 30.0.0.0 o roteamento é feito de forma direta e quando é enviada para a
rede 40.0.0.0 é encaminhado para o endereço IP 30.0.0.7 (Gateway H), para este tomar a
decisão de roteamento. E naturalmente quando um pacote é enviado para a rede 20.0.0.0 ele
é enviado de forma direta, pois o Gateway esta fisicamente conectado a este rede, e quando
um pacote for enviado para a rede 10.0.0.0 ele será roteado primeiramente para o endereço
IP 20.0.0.5 (Gateway F), para que este possa tomar a decisão do que fazer com o pacote.
Observe agora a Tabela 6.3 do Gateway H

10.0.0.0 30.0.0.6
20.0.0.0 30.0.0.6
30.0.0.0 Direto
40.0.0.0 Direto
Tabela 6.3 – Tabela de rotas do Gateway H

Nesta tabela é possível observar que quando um datagrama por enviado para a rede 10.0.0.0
ou para a rede 20.0.0.0 ele será roteado para o endereço IP 30.0.0.6 (Gateway G) e quando
for enviado para a rede 30.0.0.0 ou 40.0.0.0 o roteamento será direto.

Observe que cada Gateway não guarda toda a rota que o pacote deverá seguir, e sim o
próximo Gateway ou rede para o qual ele deverá ser roteado ou entregue diretamente.
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É importante entender que a tabela de roteamento sempre aponta aos gateways que podem
ser alcançados através da rede a qual esse gateway está conetado. Isso significa que todos
os gateways listados na tabela de roteamento de uma máquina M devem conetar-se as redes
às quais M está conetada diretamente. Quando um datagrama está pronto para sair de M, o
protocolo IP localiza o endereço IP destino e extrae a porção da rede. Logo M usa a
identificação da rede para fazer uma decisão de roteamento, selecionando um gateway que
possa ser alcançado diretamente.

Nas tabelas de roteamento não é possível armazenar as informações de cada máquina
destino, seria impossível manter as tabelas atualizadas, além do que as máquinas teriam
problemas com armazenamento para toda a informação.

6.4 Rota Default
Suponha que a rede do exemplo anterior se expandisse para um dos lados, como mostra a
Figura 6.3.

Figura 6.3 – Várias redes interconectadas por Gateways

A Tabela de Rotas do Gatway G ficaria na forma da Tabela 6.4.

10.0.0.0 20.0.0.5
20.0.0.0 Direto
30.0.0.0 Direto
40.0.0.0 30.0.0.7
50.0.0.0 30.0.0.7

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60.0.0.0 30.0.0.7
70.0.0.0 30.0.0.7
80.0.0.0 30.0.0.7
Tabela 6.4 – Tabela de Rotas do Gateway G

Podemos notar claramente que existem várias rotas apontando para o mesmo Gateway H
(endereço IP 30.0.0.7). Além disso, se a rede continuar crescendo para este lado, a tabela de
rotas de G aumentaria também, e sempre apontando para o mesmo gateway H.

Para não ficarmos desperdiçando espaço em memória, a especificação TCP/IP permite que
seja definida uma rota default, que será usada sempre que nenhuma outra rota for
encontrada na tabela. Utilizando a rota default a tabela de rotas de G seria apenas (Tabela
6.5):

10.0.0.0 20.0.0.5
20.0.0.0 Direto
30.0.0.0 Direto
Default 30.0.0.7

Tabela 6.5 –Tabela de Rotas do Gateway G usando rota Default

Observe que esta forma de especificar as rotas de destino é bem mais fácil que a anterior,
pois o número de linhas na tabela de rotas é reduzido bruscamente.

6.5 Alguns exemplos práticos
Nesta sessão faremos alguns exercícios práticos de estabelecimento de rotas de Gateways e
Hosts.

Faremos agora um exemplo prático, para demonstrar como é feita a tabela de rotas estáticas
de três redes conectadas entre si e à Internet.

6.5.1 Exemplo 1
Estabeleça a tabela de rotas das máquinas G1, G2, G3, G4, H1, H2 conforme a Figura 6.4

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Figura 6.4 – Três redes conectadas entre si e à Internet

G1
Rede Destino Máscara Gateway Destino Interface Métrica
192.3.40.0 255.255.255.0 192.3.40.2 192.3.40.2 1
146.134.20.0 255.255.255.0 192.3.40.22 192.3.40.2 1
146.134.21.0 255.255.255.0 192.3.40.20 192.3.40.2 1
0.0.0.0 0.0.0.0 200.241.155.9 200.241.155.10 1

Observe que na tabela de rotas do Gateway G1, quando um pacote for endereçado para a
rede FDDI (192.3.40.0) com máscara 255.255.255.0 ele será enviado através do próprio
gateway G1 (192.3.40.2), que neste caso também é gateway destino, através de sua
interface FDDI (192.3.40.2).

Já para enviar pacotes para a rede Ethernet (146.134.20.0) com máscara 255.255.255.0, os
pacotes deverão ser enviados para G3 (192.3.40.22) através da própria Interface com a rede
FDDI de G1 (192.3.40.2).

Para enviar dados para a rede Ethernet (146.134.21.0) com máscara 255.255.255.0, os
pacotes deverão ser enviados para G2 (192.3.40.20) através da Interface FDDI (192.3.40.2).

E por último, qualquer pacote que não for enviado para nenhuma destas redes deverá ser
enviado para a rede default (Rede destino: 0.0.0.0 e máscara: 0.0.0.0), que é o gateway
destino 200.241.155.9 através da Interface ponto-a-ponto (200.241.155.10).

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O campo métrica é utilizado para identificar, no caso de múltiplas rotas, qual delas será a
rota prioritária. No caso da rota prioritária (menor métrica) falhar a próxima rota com
menos métrica será utilizada.

G2
192.3.40.0 255.255.255.0 192.3.40.20 192.3.40.20 1
146.134.21.0 255.255.255.0 146.134.21.2 146.134.21.2 1
146.134.20.0 255.255.255.0 192.3.40.22 192.3.40.20 1
146.134.20.0 255.255.255.0 146.134.21.12 146.134.21.2 2
0.0.0.0 0.0.0.0 192.3.40.2 192.3.40.20 1

A configuração de G2 segue o mesmo princípio de G1, ou seja, um dado enviado para a
rede FDDI (192.3.40.0) será enviado pelo próprio gateway G1 através de sua interface
192.3.40.20.

Para alcançar a rede Ethernet (146.134.21.0) os dados serão enviado pelo próprio Gateway
G2, só que através da interface 146.134.21.2 para esta rede.

Para alcançar a rede Ethernet (146.134.20.0) existem duas possibilidades, uma indo por G3
e outra por G4. Neste caso, definimos que ir por G3 é melhor que ir por G4 (métrica para ir
por G3 menor que por G4).

E por último, a nossa default é enviada para G1 (192.3.40.2) através da interface FDDI
(192.3.40.20)

A configuração de G3 e G4 segue o mesmo princípio da de G2 e G3

G3
146.134.20.0 255.255.255.0 146.134.20.8 146.134.20.8 1
192.3.40.0 255.255.255.0 192.3.40.22 192.3.40.22 1
146.134.21.0 255.255.255.0 192.3.40.20 192.3.40.22 1
146.134.21.0 255.255.255.0 146.134.20.1 146.134.20.8 2
0.0.0.0 0.0.0.0 192.3.40.2 192.3.40.22 1

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G4
146.134.20.0 255.255.255.0 146.134.20.1 146.134.20.1 1
146.134.21.0 255.255.255.0 146.134.21.12 146.134.21.12 1
192.3.40.0 255.255.255.0 146.134.20.8 146.134.20.1 1
192.3.40.0 255.255.255.0 146.134.21.2 146.134.21.12 2
0.0.0.0 0.0.0.0 146.134.20.8 146.134.20.1 1
0.0.0.0 0.0.0.0 146.134.21.2 146.134.21.12 2

A observação que se faz na configuração de G4 é que a rota para a rede FDDI (192.3.40.0)
não é necessária, haja visto que G3 e G2 já conseguiram alcançar esta rede. Entretanto é
interessante coloca-la a fim de mostrar que esta rede esta presente.

H1
146.134.20.0 255.255.255.0 146.134.20.7 146.134.20.7 1
146.134.20.7 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1
0.0.0.0 0.0.0.0 146.134.20.8 146.134.20.7 1
0.0.0.0 0.0.0.0 146.134.20.1 146.134.20.7 2

Na configuração de H1, cujo endereço IP é 146.134.20.7 informamos que para a rede
146.134.20.0 (a rede que H1 pertence), será usado a própria máquina como gateway,
enviando pela sua interface.

A Segunda linha da tabela de rotas é extremamente importante pois ela esta informando que
quando o endereço IP de destino for o próprio endereço da máquina (comunicação inter-
processos dentro da mesma máquina) É importante definirmos um endereço de LoopBack
(127.0.0.1) com máscara 255.255.255.255 com o objetivo de que a mensagem seja enviada
de um processo para outro sem chegar no nível de rede.

Caso esta linha seja omitida, um dado para a mesma máquina será enviado para a rede, de
acordo com a primeira linha e voltará para a própria máquina, causando um tráfico
desnecessário na rede.

Observe ainda que existem duas possíveis rotas default com diferentes métricas, para o caso
de uma delas falhar.

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H2
192.3.40.0 255.255.255.0 192.3.40.21 192.3.40.21 1
192.3.40.21 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1
0.0.0.0 0.0.0.0 192.3.40.2 192.3.40.21 1
146.134.20.0 255.255.255.0 192.3.40.22 192.3.40.21 1
146.134.21.0 255.255.255.0 192.3.40.20 192.3.40.21 1

A configuração de H2 é bastante parecida com a que H1. Segue o mesmo princípio. As
duas últimas rotas são opcionais.

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6.5.2 Exemplo 2
Você dispõe de apenas um endereço classe C (200.241.14.x) para as duas redes (Figura
6.5). Divida a sua rede em sub-redes, identificando a faixa de endereços IP para cada sub-
rede e faça a tabela de rotas para G1, H1, H2, H3, H4, H5, H6 e H7.

INTERNET
200.251.155.129
H1
Rede 1

200.251.155.133 FDDI
G1

H2

H5 H4

Rede 2 H3

H6
H7

Figura 6.5 – Topologia da Rede

A máscara da rede será 255.255.255.192

Teremos a rede 200.241.14.64 com endereços IP entre 200.241.14.65 e 200.241.14.126 e a
rede 200.241.14.128 com endereço IP variando de 200.241.14.129 à 200.241.14.190

Vamos definir também que:

Máquina Endereço IP
G1 (Interface FDDI) 200.241.14.65
G1 (Interface Ethernet) 200.241.14.129
H1 200.241.14.66
H2 200.241.14.67
H3 200.241.14.68
H4 200.241.14.130
H5 200.241.14.131
H6 (Impressora) 200.241.14.132
H7 200.241.14.133

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Observe que esta definição pode diferir de uma outra. A única coisa que importa é os
endereços IP estarem dentro da faixa especificada.

O roteador terá dois endereços IP por causa das suas duas interfaces, uma com a rede FDDI
e a outra com a rede Ethernet

É interessante ressaltar também que a impressora (H6) também possui um endereço IP na
rede. Esta solução é utilizada em algumas redes e em outras não. Depende da situação. A
Figura 6.6 ilustra como ficará a topologia da rede

INTERNET
200.251.155.129
H1
200.241.14.66
Rede
200.241.14.64
200.241.14.65
200.251.155.133 FDDI
G1
200.241.14.129
H2
200.241.14.67

H5 H4
200.241.14.131 200.241.14.130

Rede
200.241.14.128 H3
200.241.14.68

H6
200.241.14.132 H7
200.241.14.133

Figura 6.6 – Topologia da rede com os endereços IP

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G1
200.241.14.64 255.255.255.192 200.241.14.65 200.241.14.65 1
200.241.14.128 255.255.255.192 200.241.14.129 200.241.14.129 1
0.0.0.0 0.0.0.0 200.251.155.129 200.251.155.133 1

H1
200.241.14.64 255.255.255.192 200.241.14.66 200.241.14.66 1
200.241.14.66 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1
0.0.0.0 0.0.0.0 200.241.14.65 200.241.14.66 1

H2
200.241.14.64 255.255.255.192 200.241.14.67 200.241.14.67 1
200.241.14.67 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1
0.0.0.0 0.0.0.0 200.241.14.65 200.241.14.67 1

H3
200.241.14.64 255.255.255.192 200.241.14.68 200.241.14.68 1
200.241.14.68 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1
0.0.0.0 0.0.0.0 200.241.14.65 200.241.14.68 1

H4
200.241.14.128 255.255.255.192 200.241.14.130 200.241.14.130 1
200.241.14.130 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1
0.0.0.0 0.0.0.0 200.241.14.129 200.241.14.130 1

H5
200.241.14.128 255.255.255.192 200.241.14.131 200.241.14.131 1
200.241.14.131 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1
0.0.0.0 0.0.0.0 200.241.14.129 200.241.14.131 1

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H6
200.241.14.128 255.255.255.192 200.241.14.132 200.241.14.132 1
200.241.14.132 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1
0.0.0.0 0.0.0.0 200.241.14.129 200.241.14.132 1

H7
200.241.14.128 255.255.255.192 200.241.14.133 200.241.14.133 1
200.241.14.133 255.255.255.255 127.0.0.1 127.0.0.1 1
0.0.0.0 0.0.0.0 200.241.14.129 200.241.14.133 1

Obs.: Em máquinas Windows e UNIX é possível ver a tabela de rotas através do comando
netstat –rn. O aplicativo route também pode ser utilizado para imprimir as rotas (route
print) e para adicionar uma rota à tabela de rotas (routed add)

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7 IGP – Interior Gateway Protocol
Vimos no capítulo 6 alguns esquemas de roteamento bastante simples, com um roteador
ligando somente duas rede, tendo sempre uma rota default bem definida. Não tínhamos
também a preocupação em reconfigurar o sistema no caso de um roteador esta conectando
mais de uma rede e um determinado link parar de funcionar.

Neste e nos próximos capítulos trataremos do problema de roteamento de forma mais
complexa e completa. Neste capítulo estudaremos os Sistemas Autônomos. Estes sistemas
são caracterizados pela presença de uma entidade centralizadora responsável por uma
determinada região (um conjunto de redes interligadas por gateways). A Figura 7.1 ilustra
este conceito.

Figura 7.1 – Sistema Autônomo

Observe que temos três redes locais interligadas pelos gateways G2 e G3. Neste caso o
gateway G1 é que interliga estas redes ao Backbone. A este gateway (G1), damos o nome
de Core Gateway, sendo ele o responsável pelo sistema autônomo.

A Figura 7.2 mostra a interligação de três sistemas autônomos pelos gateways G1, G2 e G3
a um Backbone. Cada um destes gateways é responsável pelo seu próprio sistema
autônomo.

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Figura 7.2 – Interligação de três sistemas autônomos ao Backbone

Cada sistema autônomo tem a liberdade de escolher o protocolo que melhor lhe convier
para manter, descobrir e divulgar as rotas dentro do seu universo.

Os Gateways responsáveis pelo sistema autônomo tem a incumbência de manter coerentes
as tabelas de rotas de seus gateways internos, mesmo na presença de erros em alguns links,
bem procurar definir a menor rota para que um determinado pacote alcance o seu alvo
destino.

Gateways que trocam informações de roteamento com outros gateways que não pertencem
ao mesmo Sistema Autônomo, são considerados "Vizinhos Exteriores" e utilizam o
protocolo EGP (Exterior Gateway Protocol) para se comunicarem. A Figura 7.3 ilustra este
conceito.

Figura 7.3 – Troca de informações entre sistemas autônomos

Gateways que trocam informações de roteamento somente com gateways do mesmo
Sistema Autônomo são considerados "Vizinhos Interiores" e utilizam diversos protocolos
denominados genericamente IGP (Interior Gateway Protocols). Entre eles encontram-se o

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RIP (Routing Information Protocol), o HELLO, o OSPF (Open Shortest Path First), o IGRP
(Internal Gateway Routing Protocol), entre outros. Neste capítulo veremos os protocolos
IGP e no próximo capítulo os protocolos EGP.

7.1 RIP - Routing Information Protocol (RFC 1058)
Um dos protocolos IGP mais difundidos, conhecido também como Routed é o RIP –
Routing Information Protocol (Protocolo com informações de roteamento), este protocolo
foi desenvolvido pela Universidade de Berkeley na California, e sua grande popularidade
deve-se ao fato dele ser distribuído junto com o 4BSD UNIX.

O RIP utiliza a técnica "Vector Distance" para atualização de tabelas de roteamento. Em
seu método de atuação ele particiona as máquinas envolvidas em ativas e passivas (ou
silenciosas). Máquinas ativas informam suas rotas para outros, já as máquinas passivas
escutam e atualizam suas rotas baseadas nas informações transmitidas pelas máquinas
ativas, mas não informam. Tipicamente, gateways rodam RIP em modo ativo, enquanto
hosts usam modo passivo.

Um gateway utilizando RIP envia mensagens de atualização de rotas em broadcasting a
cada 30 segundos, mencionando as redes e suas respectivas distâncias (em hops). Os hosts,
assim que recebem mensagens RIP, efetuam a atualização de suas tabelas de rotas.

Na métrica do RIP, um host é dito com hop=1 quando é diretamente conectado e hop=2
quando é alcançado através de um gateway.

Nem sempre o menor número de saltos (hops) significa a melhor rota, pode ser que uma
rota mais longa propicie melhor qualidade de linhas. Para compensar esta diferença de
tecnologia algumas implementações usam alta contagem artificial de hops quando
informados de conexões lentas.

Devido à morosidade da divulgação de rotas, o RIP implementa um número máximo de
hops igual a 16. Quando uma rota é divulgada com valor de 16 hops, esta é considerada
inatingível. A tabela de roteamento do RIP pode ser estática ou dinâmica.

Nas máquinas UNIX o comando routed aciona o daemon responsável pelo roteamento.
Este daemon deve ser executado quando a máquina é ligada. O arquivo /etc/gateways
indica a rota para uma determinada rede e a métrica para ela. Já o comando netstat –r,
mostra a tabela de roteamento e a sua respectiva métrica. O RIP utiliza a porta UDP 520
para transmissão dos dados de roteamento.

7.1.1 Problemas do Protocolo RIP
O RIP especifica poucas regras para melhorar a performance e confiabilidade. Por exemplo,
quando um gateway aprende uma rota de um outro gateway, ele deve manter esta rota até
que aprenda uma melhor. Se dois gateways anunciam uma rota com o mesmo custo, será

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usada aquela que for anunciada primeiro. A Figura 7.4 ilustra a interligação de cinco redes
(Net1 à Net5) através de cinco Gateways (G1 à G5).

Figura 7.4 – Interligação de redes

Na Figura 7.4, suponha que G4 aprendeu que a rota para a rede 1 (Net1) é pelo Gateway
G2. Caso o gateway G2 falhe, G4 manteria esta informação “errada” por um determinado
tempo, não conseguindo rotear os pacotes para Net1. Observe entretanto que G4 poderia
mandar os pacotes através do gateway G5. Esta rota sempre existiu, mas G4 simplesmente
não enxergava.

Para evitar este tipo de problema, o RIP estabelece que todos os ouvintes devem colocar um
temporizador (time-out) para cada rota aprendida. O temporizador é reinicializado sempre
que o gateway receber um novo anúncio para aquela rota. Caso este tempo passe de 180
segundos a rota é eliminada.

No caso acima, a partir do momento que o gateway G2 para de responder, levará pelos
menos 180 segundos para que a rota em G4 seja excluída. Após este momento levará algum
tempo ainda para que G4 aprenda a rota por G5. Observe que o tempo para aprendizado de
rotas é muito grande no RIP.

7.1.2 Convergência Lenta do RIP

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A Figura 7.5 ilustra a interligação de uma rede (Net1) ao gateway G1, que por sua vez esta
conectado ao gateway G2 que esta conectado a G3.

Figura 7.5 – Interligação de gateways a uma rede

Na Figura 7.5, o gateway G1 tem conexão direta a rede 1 (Net1), por isso anuncia esta rota
com distância 1 (hop=1). O gateway G2 aprende a rota para a Rede 1 (Net1), através de G1
e coloca a distância para 2 (hop=2). Da mesma forma G3 coloca distância para 3 (hop=3).

Se a conexão de G1 a Rede 1 cair, G1 coloca que a distância a esta rede é 16, ou seja,
inatingível. Como isso, na próxima vez que G1 divulgar a rota para a Rede 1, os gateways
que já receberam esta informação de G1 anteriormente atualizarão a métrica para 16,
fazendo a rota para a Rede 1 inatingível e distribuindo esta informação ao longo de todos os
outros gateways.

Suponha entretanto que G1 receba a tabela de rotas de G2 antes de divulgar a sua tabela de
rotas com a métrica para Rede 1 marcada com hop=16. G1 recebe a informação de G2 e
compara com a sua e vê que G2 tem um caminho mais curto para a rede 1. Isto não deveria
acontecer pois a rede 1 está inatingível. Esta falha vai causar um loop entre G1 e G2 como
ilustra a Figura 7.6

Figura 7.6 – Loop entre G1 e G2

G1 colocará em sua tabela de rotas que alcança a rede 1 com distância 3 via G2 (G2 havia
informado que alcançava a custo 2). Na próxima atualização, G2 recebe a informação de
G1 de que a rede 1 é alcançável a distância 3. Como ele tem na sua tabela que a rede 1 é
alcançável por G1 com distância 2, ele atualiza esta distância para 4. Este incremento de
hop count acontecerá lentamente até que chegue a 16, o que define a inalcançabilidade da
rede 1. Veremos agora três métodos para resolver este problema.

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7.1.2.1 Método Split Horizon
No uso da técnica de Split Horizon um gateway recorda a interface sobre a qual ele recebeu
uma rota particular e não propaga esta informação a respeito da rota anterior sobre a mesma
interface. No exemplo anterior, G2 não informaria a G1 que tem uma rota para Rede 1, pois
esta informação foi obtida exatamente de G1.

7.1.2.2 Método Hold Down
Se um gateway informa um rota curta de acesso a uma rede, todas os gateways recebem
esta informação e rapidamente atualizam suas tabelas de rotas. Agora se um gateway para
de informar uma rota o protocolo depende de um mecanismo de time-out antes de
considerar a rota inalcançável. Uma vez que o time-out ocorre, o gateway pode encontrar
uma rota alternativa, atualizar sua tabela e começar a propagar esta informação.

Infelizmente, um gateway não pode saber se a rota alternativa depende da rota que esta
interrompida (por exemplo, se foi propagação de um outro gateway que ainda não estourou
o time-out). Esta negativa de informação não se propaga rapidamente.

Na técnica de Hold Down força-se um gateway participativo a ignorar a informação sobre
uma rede por um período fixo de tempo (tipicamente 60 segundos) após o recebimento de
uma mensagem que informa que a rede está inalcançável ou após o estouro do time-out.

O problema do Hold Down é que ele preserva rotas incorretas durante seu tempo de
duração.

7.1.2.3 Método Poison Reverse
Quando uma conexão é removida, o gateway responsável pela propagação desta rota retém
as entradas por vários períodos de atualização, e inclui um custo infinito no seu broadcast.
Esta técnica é chamada de Poison Reverse.

Para o Poison Reverse ser mais eficiente ele deve ser combinado com "triggers updates”.
Triggered Updates força um gateway a enviar uma mensagem de broadcast imediatamente
após receber uma notícia de falha de conexão, ao invés de esperar o broadcast periódico.

7.2 O Protocolo Hello
O protocolo HELLO é muito parecido com o RIP. A diferença básica é que o RIP usa a
métrica de hops e o Hello usa a métrica de delay (atraso) entre uma rede e outra. As
funções básicas são:

• manter o sincronismo dos relógios de todos os gateways envolvidos
• divulgar alcance por tempo referente a cada rede.

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Cada máquina participante do Hello mantém uma tabela com a estimativa do relógio em
cada um de seus vizinhos. Antes de transmitir um pacote Hello, a máquina coloca neste
pacote o seu relógio. Quando o pacote chega, a máquina receptora computa o delay no
enlace baseado na estimativa do relógio da máquina que enviou. Periodicamente as
máquinas atualizam seus vizinhos para reestabelecer as estimativas de relógios destes.

7.3 OSPF - Open Shortest Path First (RFC 1131)
O protocolo OSPF foi desenvolvido pelo grupo de trabalho IETF (Internet Engineering
Task Force) e é baseado na tecnologia link state para manter as tabelas de rotas.

O OSPF também provê autenticação das mensagens de atualização de roteamento. O OSPF
roteia pacotes IP baseando-se no endereço de destino e no TOS (Type of Service), ambos
pertencentes ao protocolo IP.

O protocolo OSPF detecta rapidamente mudanças no sistema autônomo, como falhas na
interface de roteamento, e calcula novas rotas, livres de loops, após o período de
convergência. Este período de convergência é pequeno e envolve o mínimo de tráfego de
roteamento.

O OSPF calcula separadamente rotas para cada “tipo de serviço” (TOS - type of service).
Quando várias rotas de custos iguais existem para um mesmo destino, o tráfego é
distribuído igualmente sobre elas, ou seja, existe balanceamento de carga. O custo de uma
rota é descrito por uma métrica.

O OSPF permite que um conjunto de redes sejam agrupados. A este agrupamento damos o
nome de Área. A topologia de uma Área não é vista pelo resto do Sistema Autônomo. Esta
informação oculta permite uma redução significativa no tráfego de roteamento. Da mesma
forma, o roteamento de uma Área é determinado apenas pela topologia da mesma, dando
proteção a Área de dados de roteamentos errados.

O protocolo OSPF permite uma configuração flexível de subredes IP. Cada rota distribuída
pelo OSPF possui um destino e uma máscara. Duas subredes diferentes em um mesmo
numero IP de rede podem ter diferentes tamanhos (máscaras). Isto é comumente
referenciado como tamanho variável de subredes. Um pacote é roteado para melhor
combinação. Esta característica é uma grande vantagem em relação ao RIP, que não trata
bem o conceito de máscaras.

Toda troca do protocolo OSPF é autenticada. Isto significa que apenas gateways
confiáveis podem participar do roteamento de um sistema autônomo. Uma variedade de
esquemas de autenticação pode ser usado. Um esquema simples de autenticação é
configurado para cada Área. Isto permite que algumas Áreas usem autenticação mais
restrita que outras. A autenticação é um característica importante pois garante que um
pacote não vai ser desviado para um destino que não o correto.

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Em um protocolo de roteamento baseado no SPF (shortest path first), cada roteador
mantém uma base de dados descrevendo a topologia do Sistema Autônomo. Cada roteador
participante possui uma base idêntica. Cada parte individual desta base de dados é um
estado particular do roteador local (a interface usável do roteador e vizinhos alcançáveis).

Todos roteadores executam o mesmo algoritmo em paralelo. Sobre a base de dados
topologica, cada roteador constrói uma árvore dos menores caminhos alcançáveis, com ele
próprio de raiz. Esta árvore mostra a rota para cada destino de um sistema autônomo.
Informações para roteamento externo aparecem como folhas na árvore. Este esquema reduz
drasticamente a comunicação entre os gateways, além de permitir uma tomada de decisão
muito mais rápida e eficiente a respeito do caminho a ser escolhido.

7.3.1 Formato das Mensagens
Descreveremos nesta sessão o formato básico das mensagens que são trocadas através do
protocolo OSPF. A Figura 7.7 mostra o cabeçalho padrão de uma mensagem OSPF.

Figura 7.7 – Cabeçalho padrão mensagem OSPF

A Tabela 7.1 descreve os campos do cabeçalho padrão.

VERSION Especifica a versão do protocolo OSPF
TYPE Tipo de Mensagem. As possíveis mensagens são:
1 – Hello (usado para testar alcance)
2 – Database Description (Topologia)
3 – Link Status Request (Requisição de status do link)
4 – Link Status Update (Atualização do status do link)
5 – Link Status Acknowledgement (Reconhecimento do
status do link)
MESSAGE LENGHT Tamanho da mensagem OSPF
SOURCE GATEWAY Utilizado para identificação do gateway gerador da
IP ADDRESS mensagem OSPF, onde é introduzido o seu respectivo

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endereço IP
CHECKSUM Utilizado na verificação de erros da mensagem OSPF
AUTHENTICATION TYPE Utilizado para garantir a idoneidade das informações de
roteamento trocadas. Quando "0", não será utilizada a
autenticação. Quando "1", será utilizada uma "senha" de
autenticação
AUTHENTICATION Senha de validação, caso AUTHENTICATION TYPE = 1
Tabela 7.1 – Descrição dos campos da mensagem OSPF

Veremos a seguir quais são as mensagens trocadas para cada tipo de serviço. O tipo Hello
não será apresentado por ser tratar de um tipo que só trata se a máquina esta alcançável ou
não.

7.3.1.1 Database Description
O OSFP trabalha com o conceito de Gateway Mestre e Gateway Escravo. O Gateway
Mestre é responsável por repassar aos Gateways Escravos a topologia e as alterações da
rede. Já os Gateways escravos somente se alimentam dessas informações. A Figura 7.8
mostra a mensagem padrão enviada do Gateway Mestre para os Escravos.

Figura 7.8 – Formato da Mensagem enviada pelo Gateway Mestre aos Escravos

A Tabela 7.2 descreve os campos da Figura 7.8

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I Controle de fragmentação. Quando "0" identifica segmentos
posteriores de uma mensagem. Se "1", indica o fragmento
inicial
M Se "0" indica que a mensagem não foi segmentada ou que
este é o último fragmento. Se "1" indica que a mensagem
foi fragmentada e mais fragmentos serão enviados
S Se "0" indica que a mensagem foi enviada por um gateway
escravo, e se "1", foi enviada por um gateway mestre.
DATABASE Utilizado para manter o sincronismo das mensagens
SEQUENCE NUMBER enviadas, onde um número é gerado inicialmente e
acrescido a cada mensagem enviada.
LINK TYPE Descreve o tipo do link mencionado
LINK ID Identifica o endereço IP de um gateway ou de uma rede
ADVERTISING GATEWAY Endereço IP do gateway que divulga o link
LINK Cada link divulgado na database tem seu próprio número
SEQUENCE NUMBER de sequência, assegurando que as mensagens não se percam
ou cheguem fora de ordem
LINK CHECKSUM Visa garantir que os dados referentes a cada link não sejam
corrompidos
LINK AGE Utilizado para medir a permanência de cada link em estado
ativo
Tabela 7.2 – Descrição dos campos Database Description

Os campos de LINK TYPE até LINK AGE são repetidos na mensagem para cada link
especificado.

7.3.1.2 Link Status Request
Após a troca de mensagens Tipo 2 (Database Description), os gateways podem descobrir
que existem partes de seus bancos de dados desatualizadas, para atualizar suas bases de
dados, um gateway envia uma mensagem de requisição de estado ao seu vizinho,
especificando quais os links que o emissor deseja atualizar. O receptor envia uma resposta
o mais atualizado possível. A Figura 7.9 específica o cabeçalho do Link Status Request.
Os campos Link Type, Link ID e Advertising Gateway são os mesmos do Database
Description.

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Figura 7.9 – Cabeçalho de uma mensagem Link Status Request

7.3.1.3 Link Status Update
As mensagens de Link Status Update, como o próprio nome sugere atualizam a situação
de um determinado Link. Esta mensagem é enviada por um gateway escravo ao gateway
mestre para que este atualize sua tabela de status daquele(s) link(s) e repasse esta
informação para os demais gateways escravos. Cada Update consiste de uma lista de
anúncios, como mostra a Figura 7.10

Figura 7.10 – Mensagem de atualização de um link

Na Figura 7.10 o campo Number of Link Status Advertisements indica quantos links
estão sendo enviados para atualização, já o campo Link Status Advertisement (Situação
do Link divulgado) possui o formato da Figura 7.11

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Figura 7.11 – Status do Link

Esta mensagem possui vários campos de controle para identificar o link (Link Age, Link
Type e Link ID), com o nome do Link (Advertising Gateway) e um número de sequência
do Link (Link Sequence Number), bem como os campos de controle de erro (Link
Checksum) e tamanho (Lengtht). É através do campo Link Type que o receptor consegue
identificar quais links estão dentro do mesmo “site” ou são externos a ele.

7.3.1.4 Link Status Acknowledgement
Todo link divulgado ou atualizado precisa de uma confirmação de recebimento desta
informação (lembre-se que a divulgação é através do protocolo UDP). Esta confirmação é
feita através da mensagem Link Status Acknowledgement (Reconhecimento da situação
do link). A Figura 7.12 ilustra a mensagem enviada.

Figura 7.12 – Confirmação da situação do link

Os campos são os mesmo da Figura 7.11. É através do Link Sequence Number (número
de sequência do link) que receptor e transmissor fazem o controle entre mensagens
enviadas e confirmações das mesmas.

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7.3.2 Exemplo de Funcionamento OSPF
A Figura 7.13 mostra um mapa simples de um Sistema Autônomo. A nomenclatura
utilizada é Hi para Host, Ni para Network (Rede) e RTi para Router (Roteador ou
Gateway). Desta forma, o retângulo H1 indica um host, que possui uma conexão SLIP com
o roteador RT12. Linhas entre os roteadores indicam uma rede física ponto a ponto entre
eles. Os roteadores RT5 e RT7 possuem conexões EGP para outros Sistemas Autônomos.
Um conjunto de rotas aprendidas pelos roteadores EGP, são informadas para estes
roteadores.

Figura 7.13 – Mapa de um Sistema Autônomo

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A cada saída de interface do roteador é associado um custo. Este custo é configurado pelo
administrador do sistema. Além da configuração manual os custos são também associados
com dados de roteamento externo (rotas EGP).

A partir da Figura 7.13, e os seus respectivos custos é possível especificar o grafo da
Figura 7.14. Observe que cada reta indica o custo associado a ela. Para as retas que não
possuem custo associado é intendido que o seus custo é igual a zero.

O grafo gerado através da Figura 7.13 (Banco de dados da topologia) deve ser analisado
conjuntamente com as informações do link state geradas pelos roteadores.

Figura 7.13 – Gráfico de custos de um sistema autônomo

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Quando as áreas OSPF não são configuradas, cada roteador no Sistema Autônomo possui
uma mesma base de dados topologicas. O roteador gera a sua tabela de roteamento a partir
deste grafo, gerando uma árvore do caminho mais curto com ele mesmo de raiz.
Obviamente o caminho mais curto depende do roteador que esta fazendo o cálculo. A
árvore do caminho mais curto para o RT6 esta exemplificada na Figura 7.14.

Figura 7.14 – Tabela de Rotas para o Roteador RT6

Observe que a árvore dá toda a rota para qualquer destino (rede ou host). Contudo, apenas o
próximo passo para o destino é usado para enviar a mensagem.

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7.4 IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)
O protocolo IGRP é um protocolo de roteamento proprietário da Cisco System,
desenvolvido em meados dos anos 80. O principal objetivo do IGRP é prover um
mecanismo robusto de roteamento dentro de um sistema autônomo com topologia
complexa e meios de comunicação com diferentes bandas passantes e atrasos.

O IGRP usa o protocolo Vector Distance e sua métrica é um conjunto de parâmetros que
definem o quão bom é um caminho até o destino desejado. IGRP escolherá, então, o
caminho com a melhor métrica. Também poderá escolher dois ou mais caminhos desde que
suas métricas sejam próximas. A métrica do IGRP inclui:

• Delay Topológico (delay supondo que o caminho está totalmente livre de
tráfego);
• A banda passante do enlace mais lento no caminho;
• A ocupação dos canais no caminho (percentagem da banda passante que está
sendo gasta naquele momento);
• A confiabilidade do caminho (taxa média de erros).

No IGRP, o protocolo Bellman-Ford (Vector Distance) é modificado em três aspectos
críticos:

1. Ao invés de métrica simples, um vetor de métricas é usado para caracterizar o
caminho.
2. Ao invés de escolher o caminho com menor métrica, o tráfego é dividido em
vários caminhos cujas métricas estejam dentro de uma faixa especificada.
3. Várias características são introduzidas para prover estabilidade em situações
onde a topologia muda. Split Horizons, Hold Down, reverse Poison e triggered
Update.

Todas estas características são na verdade a fusão de várias idéias dos protocolos
anteriormente apresentados. Neste sentido o IGRP tem grande vantagem sobre os demais.
O ponto que mais pesa contra este protocolo é ele ser proprietário, diferente dos demais
protocolos de roteamento apresentados anteriormente.

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8 EGP - Exterior Gateway Protocol (RFC 904)
Como visto no capítulo 7, os protocolos de IGP (Interior Gateway Protocol) atuam dentro
de um determinado sistema autônomo. Quando conectamos dois sistemas autônomos
usamos o protocolo EGP (Exterior Gateway Protocol) para termos acesso as informações
de roteamento e conseguirmos alcançar um gateway dentro de um sistema interior. A
Figura 8.1 ilustra dois sistemas autônomos interligados por um protocolo EGP. Observe
que cada sistema autônomo poderia estar rodando um protocolo de roteamento diferente,
Sistema Autônomo 1 executando RIP e Sistema Autônomo 2 rodando OSPF.

Figura 8.1 – Dois sistemas autônomos interligados por um protocolo EGP

Em particular, gateways que rodam EGP usualmente usam IGP para obter informações de
seu sistema autônomo. Um mesmo Gateway pode usar dois tipos diferentes de protocolos
de roteamento simultaneamente, um para comunicar para fora do sistema autônomo e outro
para dentro.

O protocolo EGP possui três características principais:

• Suporta mecanismo de aquisição de vizinho, que permite que um gateway
requisite a outro que eles devem trocar informações de alcançabilidade;
• Faz testes contínuos para ver se os vizinhos estão respondendo;
• Divulgação de informação entre vizinhos utilizando mensagens de atualização de
rotas.

Para acomodar estas três funções básicas, o protocolo EGP define nove tipos de mensagens,
mostrados na tabela 8.1.

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Tipo de Mensagem EGP Descrição
ACQUISITION REQUEST Requisita um gateway para tornar-se vizinho.
ACQUISITION CONFIRM Resposta positiva para Acquisition Request.
ACQUISITION REFUSE Resposta negativa para Acquisition Request.
CEASE REQUEST Requisita o término da relação de vizinhança.
CEASE CONFIRM Resposta de confirmação para Cease Request.
HELLO Requisita uma resposta ao vizinho para verificar se ele
está operante.
I HEARD YOU Resposta da mensagem Hello.
POLL REQUEST Requisita a atualização de informações de roteamento da
rede.
ROUTING UPDATE Atualiza as informações de roteamento.
ERROR Resposta a mensagens incorretas.
Tabela 8.1 – Mensagens do protocolo EGP

Veremos a seguir algumas dessas mensagens.

8.1 Cabeçalho Padrão do EGP
Todas as mensagens EGP começam com um cabeçalho fixo que identifica o tipo de
mensagem enviada. O cabeçalho padrão é mostrado na Figura 8.2 com a descrição dos seus
campos sendo apresentados na Tabela 8.2

Figura 8.2 – Cabeçalho Padrão EGP

Campo Descrição
VERSION Utilizado para identificar a versão corrente do protocolo
TYPE Utilizado junto ao campo CODE, indica o tipo da mensagem
CODE Identifica o código da mensagem (subtipo)
STATUS Contém informações adicionais do estado, dependendo do tipo da
mensagem
CHECKSUM Utilizado para verificação de erros
AUTONOMOUS Indica o número do Sistema Autônomo do gateway que enviou a
SYSTEM NUM mensagem
SEQUENCE Contém um número utilizado pelo remetente para sincronismo de
NUMBER mensagens e respostas. É inicializado quando um gateway inicia a

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Campo Descrição
comunicação com um “Vizinho Exterior" e incrementado a cada
mensagem enviada.
Tabela 8.2 – Descrição dos campos do cabeçalho padrão EGP

8.2 Mensagem de Aquisição de Vizinho
Para um "Gateway Exterior" obter informações sobre um “Vizinho Exterior”, este envia
uma mensagem do tipo Neighbor Acquisition para adquirir estas informações. O formato
da mensagem é mostrado na Figura 8.3

Figura 8.3 – Formato da Mensagem de Aquisição do Vizinho

Os campos Version, Type, Status, CheckSum, Autonomous System Num. e Sequence
Number são os campos do cabeçalho padrão mostrado na Figura 8.2. Nesta mensagem
especificamente o campo Code pode receber os seguintes valores (Tabela 8.3)

CODE Significado
0 comando de requisição
1 resposta de confirmação
2 resposta de rejeição
3 comando de terminação
4 resposta de encerramento
Tabela 8.3 – Opções do campo CODE para a mensagem Neighbor Acquisition

Já os outros campos são descritos na Tabela 8.4

Campo Descrição
HELLO INTERVAL Utilizado para implementar um timer a ser utilizado para o envio
de mensagens periódicas com o intuito de testar a resposta do
vizinho (saber se o vizinho está vivo).
POLL INTERVAL Máxima freqüência de atualizações de rotas
UNUSED Não usado
Tabela 8.4 – Demais campos da mensagem Neighbor Acquisition

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8.3 Teste Contínuo de Funcionamento de Vizinho
A mensagem para descobrir se um vizinho esta respondendo é a mensagem EGP básica,
com o campo Type = 5 e o campo Code = 0 (Comando HELLO) ou 1 (Resposta I HEAD
YOU – Eu te escuto). A forma da mensagem é mostrada na Figura 8.4

Figura 8.4 – Formato da Mensagem confirmação se vizinho esta respondendo

EGP usa o algoritmo k-out-of-n para declarar que o parceiro está UP ou DOWN. Ou seja,
só quando k dentre as últimas n mensagens forem perdidas é que o parceiro é declarado
DOWN.

8.4 Mensagem POLL REQUEST
As mensagens de Poll request e poll response permitem a um gateway obter informações
de alcançabilidade de redes. Somente o campo IP Source Network é incluido no cabeçalho
padrão (Figura 8.5).

Figura 8.5 – Cabeçalho padrão POLL REQUEST

O campo IP SOURCE NETWORK especifica a rede comum ao sistema autônomo a qual
ambos os gateways se ligam. A resposta a esta mensagem conterá rotas que tem distâncias
medidas com respeito aos gateways na referida rede.

8.5 Mensagem de Atualização de Rotas
Um gateway exterior envia uma mensagem de routing update com informações de
roteamento para o EGP vizinho. A mensagem enviada é a da Figura 8.6

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Figura 8.6 – Formato da mensagem de atualização de rotas do EGP

Os campos da Figura 8.6 são descritos na Tabela 8.5

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Campo Descrição
#INT. GWYS Identifica o número total de gateways interiores que aparecem
na mensagem
#EXT. GWYS Identifica o número total de gateways exteriores que aparecem
na mensagem
IP SOURCE Número IP da rede sobre a qual estão sendo solicitadas as
NETWORK informações de alcançabilidade, ou seja, a rede sobre a qual a
alcançabilidade é medida
ROUTER 1 Contém o endereço do roteador (gateway) destino
IP ADDRESS
#DISTANCES Utilizado para identificar o número de distâncias existentes no
segmento relativo ao I-ésimo Gateway
DISTANCE Dii Identifica qual a distância (em hops) deste grupo de endereços
#NETS AT Dii Especifica quantos endereços são mencionados para a distância
em questão, já que é utilizado juntamente com um determinado
número de distância
NETWORK "I" Reservado para a inclusão dos endereços IP (NETID) na
AT DISTANCE Dii respectiva distância
Tabela 8.5 – Descrição dos campos da mensagem de atualização de rotas

Para exemplificar o funcionamento do protocolo EGP observe a Figura 8.7

Figura 8.7 – Mapa de redes com EGP

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Neste exemplo, o Gateway G2 foi designado a rodar EGP neste sistema autônomo. É este
gateway que se comunicará com outros gateways exteriores. A obrigação de G2 é informar
a alcançabilidade das redes 1 a 4 (Net1 à Net4).

G2 reportará então ao Gateway exterior que a Rede 1 (Net1) é alcançável pelo gateway G1,
que as redes 3 e 4 (Net3 e Net4) são alcançáveis por G3 e a Rede 2 (Net2) é alcançável por
G2 (ele mesmo).

Do ponto de vista de G2, Rede 2 está a uma distância zero. No entanto, ele reporta a Rede 2
com distância 1, a distância da SOURCE NETWORK.

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9 DNS - Domain Name System
Do ponto de vista da Internet, as máquinas são muito bem identificadas pelo endereço IP.
São estes valores (endereços IP) que realmente viajam no pacote IP, conforme já visto
anteriormente. No entanto, do ponto de vista do usuário, estes números são difíceis de
serem memorizados. É mais fácil para o usuário guardar o nome www.microsoft.com.br
do que o seu respectivo endereço IP 200.240.13.31.

A fim de facilitar a vida do usuário foi criado o serviço de DNS (Domain Name System –
Serviço de Nomes), que associa nomes simbólicos a endereços IP, tornando mais fácil ao
usuário final a utilização da Internet como um todo.

Um nome é meramente um identificador que consiste de uma sequência de caracteres
escolhidas num alfabeto. O endereço IP é considerado um nome de baixo nível, no entanto
os usuários preferem endereços de alto nível.

Uma forma de estabelecer um sistema de nomes seria criar um único banco de dados que
contivesse a relação <nome, endereço IP> de todas as máquinas da Internet. Este banco de
dados estaria numa única máquina (talvez em duas por questão de segurança) e todas as
outras máquinas consultariam esta para conseguir traduzir os nomes para endereços IP.

Qualquer máquina que fosse adicionada a esta Internet deveria ser cadastrada neste servidor
de nomes central.

Para uma Internet pequena este sistema funcionaria bem. Porém com seu crescimento este
sistema traria alguns inconvenientes.

• Toda inclusão de nomes teria que ser feita por uma única pessoa (ou grupo de
pessoas)
• Haveria problema na escolha dos nomes, devido as poucas opções que se teria

Devido a estas limitações em um sistema único, foi escolhido construir esse Banco de
Dados de forma distribuída. Hoje, a Internet possui em cada país um órgão responsável
pela criação de domínios e distribuição de endereços IPs, entre outras atividades. No Brasil
esta organização é a FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) –
www.fapesp.br.

A FAPESP é responsável pela criação e manutenção de domínios no Brasil, é ela que
possui o banco de dados Nome do Domínio x Endereço IP para todos os domínios
cadastrados no Brasil. Caso você faça uma solicitação de inclusão de um domínio é preciso
verificar antes se ele já existe - registro.fapesp.br – caso já exista você terá que escolher
um outro nome. Caso não exista você pode providenciar o seu registro sozinho ou com a
ajuda de um provedor de acesso.

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O Domain Name System (DNS) é responsável por diversas tarefas. Ele cria uma hierarquia
de domínios, referências, ou grupos de computadores. Estabelece um nome de referência
(também conhecido como endereço da Internet) para cada computador na rede. As
referências principais tem a responsabilidade de manter listas e endereços de outras
referências do nível imediatamente inferior em cada grupo. Este nível inferior de
referências é o responsável pelo próximo nível e assim por diante até o usuário final, ou
computador final. O DNS utiliza esta hierarquia para transformar um nome de computador,
escrito por extenso, em um número denominado endereço IP. O protocolo TCP/IP precisa
saber o endereço da máquina local e o endereço IP da máquina que se deseja conectar.
Quando o usuário informa o nome de uma máquina e não o seu endereço IP é o serviço de
DNS que se responsabiliza em transformar aquele nome de máquina em endereço IP, para
que se possa estabelecer a comunicação. Em geral, este processo é totalmente transparente
ao usuário final.

Apesar da FAPESP ser responsável pelos domínios, são os domínios que são responsáveis
pelos nomes das suas máquinas. Por exemplo é de responsabilidade da FAPESP registrar e
divulgar o domínio UFES.BR, mas é de responsabilidade da UFES definir quais serão o
nome das suas máquinas e caso existam sub-domínios quais são os nomes das máquinas
destes sub-domínios, por exemplo o sub-domínio INF.UFES.BR possui uma máquina que
se chama CAIRO.INF.UFES.BR.

Todo serviço pode ser acessado pelo nome hierárquico ou pelo endereço IP correspondente.
Logo digitarmos em um Browser http://www.microsoft.com.br ou http://200.240.13.31
tem o mesmo significado, sendo que a primeira opção só funciona se o computador possui
o serviço de DNS instalado, já a segunda opção funciona em todos os casos.

A descrição do serviço de DNS é feita na RFC 1034 – ftp://ds.internic.net/rfc/rfc1034.txt -
escrita por Paul Mockapetris.

9.1 Nomes Hierárquicos
A Internet usa a analogia do sistema postal para definir o nome de um determinado domínio
ou máquina. No sistema postal, uma casa pode ser localizada através de seu país, estado,
cidade, rua e número, onde o número esta contido na rua, que por sua vez esta contida na
cidade e assim por diante.
Na Internet o mecanismo é bastante semelhante, uma máquina é “endereçada” por um
conjunto de informações, por exemplo a máquina “cairo” do Laboratório de Informática do
CT-III da UFES (Universidade Federal do Espírito Santo) pode ser localizada da seguinte
forma:

cairo.inf.ufes.br

Este “endereço” indica que a máquina “cairo” está contida no conjunto “inf” que por sua
vez está contida no conjunto “ufes” que está no conjunto “br”. O que foi referido como
conjuntos, no mundo da Internet recebe o nome de “domínios”. Desta forma, existe o

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grande domínio “br”. Este contém vários sub-domínios dentre os quais o sub-domínio
“ufes”, que por sua vez contém o sub-domínio “inf”, que possui a máquina “cairo”. A
Figura 9.1 ilustra como essa divisão é feita na Internet.

Hierarquia de Nomes

.

Canadá Brasil França Estados Unidos
ca br fr

UFES Governamental Comercial Educacional Governamental Comercial
ufes gov com edu gov com

Elétrica Informática Outros
ele inf

cairo

Figura 9.1 – Hierarquia de nomes na Internet

A Figura 9.1 mostra uma hierarquia onde o domínio “.” é o nível mais alto, vindo abaixo
dele a designação dos países, menos para os Estados Unidos, que não tem essas designação.
Abaixo de cada país é feita uma estrutura de acordo com as necessidades daquele país.
Observe entretanto, que não é somente uma máquina que responde pelo domínio “br”, nem
tão pouco uma que responde pelo domínio “.”. Este é só um modelo esquemático da
Hierarquia de nomes, na realidade, várias máquinas respondem por cada um dos domínios
especificados, com objetivo de evitar falhas na resolução de nomes. Nem as próprias
ligações físicas precisam existir necessariamente, podendo ser somente conceitual, estando
ligadas de outra forma.

Com os conceitos de “domínios” já discutidos pode-se mostrar como a Internet está
estruturada. A Internet é formada por um conjunto de grande domínios globais, divididos
em países, como mostrado abaixo:

• br Brasil
• ca Canada
• uk Reino Unido
• it Itália

Existem ainda alguns domínios globais pertencentes aos Estados Unidos. Estes foram os
domínios iniciais da Internet, antes das expansões para os outros países, e por isso não tem
nenhuma extensão, como US por exemplo:

• mil Militar
• gov Governamental
• edu Educacional
• com Comercial
• net Empresas/grupos preocupados com a Administração da Internet
• org Outras organizações da Internet

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Cada um destes domínios apresenta vários sub-domínios pelos quais são responsáveis. Por
exemplo, o grande domínio global “br”, possui alguns sub-domínios:

• ufes.br UFES
• rnp.br Rede Nacional de Pesquisa
• usp.br USP

Existe ainda os sub-domínios de um domínio. Por exemplo o domínio com.br que denota as
empresas possui vários sub-domínios dentre deste domínio maior:

• uol.com.br Universo Online
• zaz.com.br Provedor ZAZ
• digital.com.br Digital, empresa de Informática

9.2 Ferramenta Nslookup
O sistema operacional UNIX apresenta uma ferramenta bastante útil para ajudar o
administrador de rede a encontrar problemas de DNS. Esta ferramenta chama-se nslookup.
A seguir serão mostrados alguns exemplos ilustrativos do uso do nslookup:

Comando Significado
vitoria.inf.ufes.br> nslookup Chama o utilitário nslookup, a partir da
Default Server: cairo.inf.ufes.br máquina vitoria.inf.ufes.br.
Address: 200.241.16.8
> O nslookup informa que o servidor de DNS
default é cairo.inf.ufes.br (200.241.16.8)
O símbol “>” indica que o utilitário esta
esperando por um comando
> dix.mines.colorado.edu. Para saber o endereço IP de
Server: cairo.inf.ufes.br dix.mines.colorado.edu para digitar o nome e
Address: 200.241.16.8
o endereço será mostrado na linha seguinte.
Name: dix.mines.colorado.edu
Address: 138.67.12.10
> www.zaz.com.br Para saber o endereço IP de
Server: cairo.inf.ufes.br www.zaz.com.br, basta digitar o endereço.
Address: 200.241.16.8
Será mostrado então o verdadeiro nome da
Name: zazpoa7.zaz.com.br máquina: zazpoa7.zaz.com.br e o seu
Address: 200.248.149.68 endereço IP 200.248.149.68, bem como o
Aliases: www.zaz.com.br Aliases para www.zaz.com.br
Tabela 9.1 – Comando Nslookup

Ainda dentro do Nslookup é possível definir que tipo de servidor estamos procurando. Se
desejarmos saber qual o servidor de mail que responde pelo domínio microsoft.com basta
digitarmos setquetytype=mx para indicarmos que o tipo de resposta é para um servidor de
e-mail e logo após digitar o nome do domínio. Observe que é necessário colocar o ponto (.)

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no final do domínio. No exemplo abaixo, este domínio possui cinco servidor de mail com a
mesma prioridade (10), e abaixo é mostrado o endereço IP de cada servidor de e-mail.

> setquerytype=mx
> microsoft.com.
Server: cairo.inf.ufes.br
Address: 200.241.16.8

microsoft.com preference = 10, mail exchanger = mail1.microsoft.com
mail1.microsoft.com inet address = 131.107.3.125

É possível ainda mudar o nome do servidor de DNS, para tanto basta escrever o comando
server e o “nome do servidor de DNS”, no caso caracol.inf.ufrgs.br. A partir deste
momento o servidor que esta sendo consultado para as pesquisas de DNS é
caracol.inf.urfgs.br e não mais cairo.inf.ufes.br, como pode ser visto a seguir.
cairo.inf.ufes.br> nslookup
Default Server: cairo.inf.ufes.br
Address: 200.241.16.8

> server caracol.inf.ufrgs.br
Default Server: caracol.inf.ufrgs.br
Address: 143.54.11.7

> www.altavista.digital.com
Server: caracol.inf.ufrgs.br
Address: 143.54.11.7

Non-authoritative answer:
Name: altavista.digital.com
Addresses: 204.123.2.69, 204.123.2.75, 204.123.2.107, 204.74.103.37
204.123.2.66
Aliases: www.altavista.digital.com

>
Observe que a resposta do endereço IP de www.altavista.digital.com agora é dada por
caracol.inf.ufrgs.br e não mais por cairo.inf.ufes.br. Esta opção é bastante útil para testar
se um servidor esta respondendo corretamente, de forma remota.

9.3 Configuração do DNS
A configuração do serviço de DNS para o usuário final é bastante simples. Ele só precisa
informar qualquer é o endereço IP do servidor de DNS. Vai ser este servidor entretanto que
irá converter os nomes hierárquicos em endereços IP e retornar as respostas à aplicação. A
Figura 9.2 mostra a configuração de um cliente de DNS em uma estação Windows 95.

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Figura 9.2 – Configuração do serviço de DNS em um cliente Windows 95

Na Figura 9.2 é possível observar que existe a opção Enable DNS (habilitar o serviço de
DNS) ou Disable DNS (Desabilitar o serviço de DNS). No campo DNS Server Search
Order o usuário informa qual é o endereço IP que responderá à perguntas de DNS.
Observe, que é possível colocar vários servidores de DNS, isto para que caso um servidor
falhe o outro continue respondendo. Nesta mesma tela é possível definir o nome da
máquina (Host), no caso krone e o nome do domínio (Domain), no caso ish.net.

A configuração do Servidor é feita basicamente editando um arquivo colocando o endereço
IP da máquina e o seu respectivo nome. O servidor de DNS faz somente checar se o
endereço informado consta na sua tabela de rotas. Caso a afirmativa seja verdadeira, ele
retorna o endereço IP, caso contrário será informado uma mensagem de erro, informando
que o endereço hierárquico não possui um endereço IP.

vitoria IN A 200.241.16.7
cairo IN A 200.241.16.8
berlim IN A 200.241.16.9
quebek IN A 200.241.16.21
otawa IN A 200.241.16.23
www IN CNAME cairo

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Estas são algumas máquinas do domínio inf.ufes.br. A máquina otawa, cujo endereço IP é
200.241.16.23 é conhecida dentro do domínio somente como otawa ou como
otawa.inf.ufes.br, já para as redes externas, essa máquina é conhecida somente como
otawa.inf.ufes.br. Da mesma forma a máquina berlim.inf.ufes.br possui o endereço
200.241.16.9 e assim sucessivamente.

É muito comum que o nome de máquinas de uma determinada sub-rede tenham alguma
relação entre si, não sendo isto parte do padrão. É possível identificar as máquinas por
qualquer nome, como XYZ, abc, X1Z2, etc. Observa-se entretanto que as pessoas tendem a
colocar nomes dentro de um conjunto de valores, como por exemplo nomes de cidades,
frutas, escolas de samba, nome de moedas, etc.

Observe que existe um nome WWW que aponta para a máquina cairo (200.241.16.8). Isto
significa que quando o usuário digitar www.inf.ufes.br ele deverá fornecer o endereço IP
de cairo.inf.ufes.br.

Vale ressaltar que o serviço de DNS só faz a tradução de um nome para um endereço IP,
para que a máquina cairo.inf.ufes.br possa responder ao serviço de www é necessário que
este serviço esteja instalado e funcionando nesta máquina.

Outro detalhe que vale a pena ressaltar é que o serviço de www não precisa estar em um
máquina com o nome na forma www. + “nome do domínio”, isto sendo somente uma
convenção das pessoas utilizado amplamente.

9.4 Resolução de Nomes
Veremos nesta sessão como são trocadas as mensagens para resolução de nomes entre um
cliente e um servidor de nome (DNS).

9.4.1 Formato da Mensagem
Assumiremos que um usuário invoca uma aplicação e fornece o nome da máquina com a
qual a aplicação deve se comunicar. Antes de usar os protocolos UDP ou TCP para
transmitir os dados pela rede, a aplicação deve encontrar o endereço IP da máquina destino
(Lembre-se que o cabeçalho do nível de rede contém o endereço IP de destino e não o
nome data máquina).

A aplicação passa o nome da máquina para o RESOLVER local. O Resolver verifica se o
nome informado esta na memória cache. Caso esteja, ele informa o endereço IP à
aplicação, caso contrário ele monta uma mensagem, como a mostrada na Figura 9.3 e envia
ao servidor de DNS, que é especificado na Figura 9.2.

As mensagens do resolver são encapsulados em datagramas UDP.

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Figura 9.3 – Formato da mensagem DNS

O campo IDENTIFICATION é usado para identificar de forma única qual foi a pergunta
feita com a sua respectiva resposta. O campo PARAMETER identifica qual a operação
esta sendo solicitada. Os possíveis valores para este campo são descritos na Figura 9.4

Figura 9.4 - Opções do campo Parameter

Basicamente, o servidor pode responder a esta mensagem de três formas distintas.

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No primeiro caso, ele responde com uma mensagem de erro informando por exemplo que o
servidor não existe, ou o servidor falhou, ou há um mal formato na mensagem, etc.

Uma outra forma de resposta é o servidor de DNS responder alguns possíveis endereços IP
de servidores DNS que podem resolver este nome. Daí o Resolver manda a mesma
mensagem para este(s) novo(s) endereço. O processo continua até que uma mensagem
informando o endereço IP ou uma mensagem de erro seja entregue.

Na outra forma, a mensagem é enviada ao primeiro servidor de DNS, caso este não saiba
qual o endereço IP daquela máquina, ele próprio se encarrega de enviar uma ou mais
mensagens para outro(s) servidor(es) de DNS a procura daquele nome. O processo continua
até que chegue uma única resposta ao solicitante inicial, informando o endereço IP da
máquina ou uma mensagem de erro.

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10 Aplicações
As aplicações da arquitetura TCP/IP não possuem uma padronização comum. As aplicações
ditas padronizadas, como o SNMP (e-mail), FTP, HTTP, etc possuem uma ou mais RFC´s
que as identificam. Logo, qualquer pessoa ou empresa pode escrever um programa de e-
mail utilizando os padrões descritos nas RFC´s sobre SNMP por exemplo.

Outras aplicações usadas largamente na Internet entretanto não possuem uma padronização,
como é o caso por exemplo dos programas ICQ (www.icq.com), RealAudio e RealVideo
(www.real.com), Microsoft Netmetting (www.microsoft.com), entre outros. Este programas
não possuem uma padronização a nível de RFC´s. A especificação da aplicação fica a cargo
da própria empresa que a confeccionou, cabendo a ela divulgar isto ou não.

Como visto anteriormente, toda aplicação precisa estar relacionada a uma porta e a um
protocolo (TCP ou UDP). Para as aplicações padrão os números de porta estão reservados
de 1 à 1.024. Já para as portas não padrão pode-se escolher entre 1.025 à 65.536. Cada
fabricante escolhe um número de porta qualquer, podendo eventualmente ocorrer conflito
de portas, se dois fabricantes resolverem fazer uma aplicação diferente utilizando a mesma
porta. Pensando nisso a maioria dos sistemas permite configurar o número de porta que a
aplicação servidor será utilizada, para evitar conflito com outras aplicações.

Veremos a seguir algumas aplicações utilizadas na Arquitetura TCP/IP.

10.1 Telnet – Terminal Remoto
O serviço de terminal remoto (telnet) permite que um usuário conecte-se a uma máquina e
tenha acesso a todos os seus recursos (ou pelo menos aqueles que sua senha permite) como
se estivesse trabalhando nesta máquina fisicamente.

É possível por exemplo a um usuário conectar-se a uma máquina através do telnet e
imprimir um texto na impressora desta rede. Ou executar um programa utilizando os
recursos de hardware da máquina remota. Esta opção é particularmente interessante quando
uma pessoa deseja utilizar a velocidade de processamento de uma máquina que ele não
possui. Neste caso ele pode usar o “poder” de processamento da máquina remota, em geral
super-computadores. Esta opção foi amplamente utilizada no início da Internet onde
somente algumas universidades americanas possuíam super-computadores, mas como todas
as universidades estavam conectadas à Internet, todas elas podiam utilizar os recursos
computacionais destas máquinas. Até hoje este serviço é bastante utilizado, inclusive no
Brasil que possui três super-computadores que servem a várias universidades brasileiras.

O serviço de telnet também é muito utilizado por administradores de sistemas ou redes,
para concertarem configurações de programas sem precisarem irem ao local fisicamente.

Como toda aplicação client-server, o telnet também precisa de um servidor de telnet e um
cliente telnet. Todas as máquinas possuem o servidor de telnet instalado, podendo as vezes

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ser desabilitado por problemas de segurança, como acontece em vários provedores de
acesso que tem medo de um cracker invadir o sistema utilizando o telnet. O sistema
operacional Windows NT não possui o serviço de servidor telnet.

O Telnet é uma aplicação que utiliza o protocolo TCP para transportar os dados, pois
necessita de certeza de entrega dos pacotes entre as máquinas envolvidas. O serviço de
telnet esta na porta 23.

Qualquer máquina pode ter acesso ao serviço de telnet, desde que o usuário esteja
cadastrado na máquina servidora e possua uma senha no sistema. Alguns sistemas
permitem o usuário se logar como guess (convidado). A Figura 10.1 mostra a tela de um
cliente telnet acessando um servidor telnet. Neste caso específico o servidor telnet é uma
máquina UNIX (cairo.inf.ufes.br – 200.241.16.8) e o cliente telnet esta sendo executado em
uma estação Windows 95/NT qualquer.

Figura 10.1 – Usuário acessando o serviço de telnet

Observe que mesmo o usuário remoto estando em uma máquina Windows, quando ele se
conecta ao servidor de telnet, que é uma máquina UNIX, ele tem que usar os comandos
deste sistema operacional. O mesmo aconteceria se o sistema operacional fosse o VMS por
exemplo.

É possível também uma máquina UNIX fazer uma conexão telnet com outra máquina
UNIX, bastando para isso digitar na linha de comando:

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telnet <nome da máquina ou endereço IP>

O telnet é um pouco ineficiente do ponto de vista de transporte de informações. Isto
acontece porque todo caracter digitado é mandado para o servidor telnet na forma de um
pacote separado dos demais. Diferente do serviço de FTP, onde o usuário digita toda uma
linha, e só após o enter do usuário é que toda a linha é enviada. Isto não ocorre no telnet
porque as vezes a aplicação que será executada pede ao usuário para digitar somente um
único caracter (as vezes sem enter). Logo esta é a única forma de compatibilizar todas as
aplicações.

10.2 FTP - Transferência de Arquivos
O FTP (File Transfer Protocol – Protocolo de Transferência de Arquivos), como o próprio
nome indica é um serviço que possibilita a transferência de arquivos entre máquinas.

É possível transferir qualquer tipo de arquivo entre máquinas com diferentes sistemas
operacionais. Basicamente você tem um servidor de FTP, que contem vários arquivos
armazenados nele e um cliente FTP, que se conecta ao servidor de FTP para buscar um
arquivo (download) ou colocar um arquivo no servidor (upload).

Existem basicamente duas classes de FTP. O FTP anônimo que é aquele onde o usuário não
precisa se identificar. Neste caso ele só tem acesso a arquivos públicos e sem direito a
transferir arquivos para o servidor. Só tendo direito de pegar arquivos do servidor para ele.

Já no FTP identificado, o usuário entra com o seu login e a sua senha, que foram
previamente cadastradas e tem acesso a sua área de trabalho, onde pode fazer downloads ou
uploads de arquivos. Dependendo basicamente da sua configuração junto ao servidor de
FTP, que é definida pelo administrador da rede.

O FTP é um serviço utilizado por várias pessoas. Este serviço vem nativo nas máquinas
UNIX tanto a versão servidor como a cliente, e nas máquinas Windows pode ser instalado a
versão servidora, a cliente, no modo caracter já vindo nativa. Outras aplicações visuais
entretanto transforma a tarefa de se transferir arquivos numa tarefa muito mais fácil para o
usuário final.

No modo a caracter, tanto no UNIX quanto no Windows, o usuário digita basicamente:

ftp <nome da máquina>
Ex: ftp ftp.microsoft.com

Após este comando e com estabelecimento da conexão, será requisitado o nome da conta:

name:

Logo após, a senha:

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password:

O usuário informa os dados e a partir daí irá usar os comandos do FTP. Caso seja um FTP
anônimo (o usuário não tem conta na máquina remota), basta ele digitar anonymous no
campo name e o seu e-mail no campo password.

Os principais comandos do FTP são: put <nome do arquivo> para enviar um arquivo da
máquina local para a máquina remota e get <nome do arquivo> para trazer um arquivo da
máquina remota para a máquina local. Alguns outros comandos do FTP são mostrados na
Tabela 10.1
Comando Descrição
dir ou ls Mostra a listagem do diretório corrente
cd <caminho> Muda o diretório remoto
lcd <caminho> Muda o diretório local
Pwd Informa o diretório remoto atual
!<comando> Permite a execução de comandos na máquina local
Ex: !del *.txt Deleta os arquivos *.txt na máquina local
get <arquivo> Transfere um arquivo da máquina remota para a máquina local
Ex: get scan.exe
Mget <arquivos> Transfere múltiplos arquivos da máquina remota para a máquina
mget *.txt local
put <arquivo> Transfere um arquivo da máquina local para a máquina remota
Ex: put agenda.dat
mput <arquivos> Transfere múltiplos arquivos da máquina local para a máquina
mput *.gif remota
hash Imprime o símbolo “#”, a cada 1024 bytes transferidos
help ou ? Obtém a lista dos comandos disponíveis
quit ou bye Encerra uma conexão FTP
ascii Para transferência de arquivos no forma ASCII
Esta transferência, faz conversão de formatos, no caso de
estarmos transferindo arquivos de máquinas com sistemas
operacionais diferentes.
Aconselhável para transferência de arquivos textos
bin Para transferência no formato binário
Esta transferência não altera nenhum bit do arquivo, transferindo-
o de forma a deixa-lo igual na máquina local e remota.
Aconselhável para transferência de programas
Tabela 10.1 – Comandos do FTP

Observe que os comandos bin e ascii tem que ser informados ao computador antes
do início da transferência de um arquivo. Antes de transferir algum dado, verifique se o
FTP esta no modo apropriado, porque se não você pode transferir dados e depois não
conseguir ter acesso a eles.

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Existem basicamente três tipo de arquivos: ASCII (American Standard Code for
Information Interchange, ou Código Americano Padrão para Intercâmbio de Informações),
EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code, ou Código Estendido de
Intercâmbio Decimal Codificado em Binário) e binário. ASCII e EBCDIC não são nada
mais que protocolos, ou modos padronizados para organizar bits de dados em algo que os
humanos possam entender. ASCII é o denominador comum para a computação baseada em
caracteres. Os códigos ASCII em seu computador representam os caracteres que você vê na
tela. O EBCDIC funciona como o ASCII, mas é usado somente entre certos tipos de
computadores de grande porte e normalmente não se tem muito contato com ele. Já os
códigos binários, normalmente representam programas executáveis que só rodam em um
tipo de computador, um programa em Mac não roda no Windows.

Visando facilitar a transferência de arquivos, alguns programas foram desenvolvidos para
tornar esta tarefa mais fácil e intuitiva. A Figura 10.2 mostra a tela de um sistema que
permite transferir arquivos entre duas máquinas utilizando o protocolo FTP. Observe que
todos os comandos visuais são traduzidos internamente em comandos do FTP e executados
pelo protocolo.

Figura 10.2 – Sistema de FTP no Windows

É possível colocar todos os comandos que devem ser executados pelo FTP em um arquivo
do tipo script e mandar executar este arquivo. Todos os comandos serão executados em
sequência após o término de cada comando. É mostrado abaixo um exemplo de script
trazdados.

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open ftp.embratel.net.br
user anonymous brandino@inf.ufes.br
verbose
cd /pub/windows/winsock
hash
ascii
mget *.txt
get readme.msg
bin
get twsk20b.exe
bye

Neste exemplo, é possível observar que primeiro será aberta uma conexão FTP com a
máquina ftp.embratel.net.br, após o estabelecimento da conexão será informado o login de
anonymous e o e-mail do usuário. Só após estes comandos será trocados o diretório e os
arquivos do tipo *.txt serão transferidos, após a transferência de todos os arquivos, ele trará
mais dois outros arquivos, um do tipo msg e o último arquivo é um programa exe. A
conexão é encerrada através do comando bye.

Os sistemas UNIX permitem ainda que este script seja executado em Background,
enquanto o usuário faz uma outra tarefa ou agendado para ser executado em um
determinado horárioUma muito utilizada em sistemas UNIX é o FTP por comandos em
lote. Este serviço consiste basicamente de um script com comando FTP que serão
executado.

Para executar o comando em background basta digitar:

$ ftp -n <trazdados> trazdados.out&

Este comando irá executar o FTP, que terá como parâmetros o arquivo trazdados, e
colocará as saídas de erro ou de sucesso no arquivo trazdados.out

Como dito anteriormente, este comando pode ser executado em um determinado horário,
para tanto, basta usar o comando at e a hora a ser executado.

$ at 1040
ftp -n <cesar.com> cesar.out&
<CTRL> + D
$

Isto fará com que o FTP seja executado as 10:40h, em Background.

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10.3 E-mail - Mensagens Eletrônicas
O E-MAIL (Eletronic Mail) é um serviço de correio eletrônico, onde pode-se trocar
correspondência de uma forma rápida e barata com outras pessoas, de forma análoga ao
correio tradicional. Utilizando-se desta analogia, uma carta, quando enviada, deve conter o
endereço do destinatário e do remetente. No correio eletrônico também usa-se endereços,
denominados endereços eletrônicos.

Como já foi visto, cada máquina possui seu endereço. Visto que vários usuários utilizam-se
de uma mesma máquina, faz-se necessário a identificação de cada usuário. Esta
identificação é feita acrescentado a “identificação do sistema” ao endereço da máquina,
unidos pelo símbolo “@” (arroba) ou “at”. Por exemplo, o usuário “brandino” que possui
uma conta na máquina de endereço “cairo.inf.ufes.br” será identificado da seguinte forma:

brandino@cairo.inf.ufes.br
ou
brandino at cairo.inf.ufes.br

Entretanto, na maioria dos casos quando configura-se o serviço de DNS informamos qual
máquina responderá pelo serviço de e-mail daquele domínio. Neste caso a máquina
cairo.inf.ufes.br responde pelo domínio inf.ufes.br, logo podemos utilizar endereços da
forma:

brandino@inf.ufes.br
ou
brandino at inf.ufes.br

Desta forma, pode-se enviar mensagens para qualquer usuário de qualquer máquina do
mundo. Uma boa prática é utilizar como identificação do usuário, seu nome verdadeiro,
porém nem sempre isso é possível, basta imaginar quantos nomes de Maria, João ou José
temos, daí usa-se apelidos, sobrenomes, ou combinação destes. Veja alguns exemplos de
endereços eletrônicos abaixo:

• zegonc #Nome real José Gonçalves Pereira Filho
• brandino #Nome real Wandreson Luiz Brandino
• rcesar #Nome real Roberto Cesar Cordeiro

Caso você cometa algum erro ao escrever o endereço do destinatário, a sua mensagem não
será entregue e retornará a você para que possa envia-la à pessoa correta. Entretanto, se a
combinação de nomes digitada existir na Internet, a sua carta será entregue a uma outra
pessoa, e não retornará à você.

As mensagens de E-MAIL possuem alguns identificadores básicos que formam o cabeçalho
da mensagem, a fim de identificar origem, destino, assunto, etc. Veja agora como é a
estrutura interna de uma mensagem:

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Message 9: #(número da mensagem)
From rogerio@telemidia.puc-rio.br Fri Apr 11 10:40:35 1997 #(end. do remetente e data de envio)
Date: Fri, 11 Apr 1997 10:40:35 -0400 #(data de chegada)
From: rogerio@telemidia.puc-rio.br (Rogerio F. Rodrigues) #(end. do remetente e seu nome real)
To: brandino@inf.ufes.br #(end. do destinatário)
Subject: Congresso SBRC/97 #(Assunto da Mensagem)

#(Corpo da Mensagem)

Ola Wandreson,

Como vao as coisas ai em Vitoria? Aqui na PUC esta aquela batalha de sempre, estou acabando a tese.
Quando terminar a versao draft te mando uma copia. A proposito, voce vai no SBRC/97? Mande mensagem confirmando
pra gente armar alguma coisa.

Abracos
Rogerio

Observe que a mensagem é enviada para brandino@inf.ufes.br e não para
brandino@cairo.inf.ufes.br, isto porque pode-se omitir o nome da máquina, e deixar só o
nome do domínio, desde que se configure na máquina responsável pelo domínio inf.ufes.br,
que qualquer mensagem enviada a inf.ufes.br deve ser direcionada à máquina
cairo.inf.ufes.br. Ou seja, uma mensagem enviada para brandino@inf.ufes.br ou para
brandino@cairo.inf.ufes.br vão para o mesmo destinatário.

Alguns dados que vão com a mensagem não são descritos aqui, servem para identificar por
onde a mensagem passou. Isto ajuda a confirmar se a mensagem veio de onde o usuário
indica que ela veio realmente. É uma forma de validação da mensagem, utilizada em
conjunto com a identificação da mensagem permite confirmar se o remetente é realmente
quem ele diz que é.

Para mandar uma mensagem pela Internet, o usuário deve usar um programa de e-mail.
Existem vários programas deste tipo. O UNIX traz o programa mail de forma nativa no
sistema operacional, já os Browsers Netscape e Internet Explorer possuem também versões
de e-mail, existindo ainda os programas como o Eudora e o Microsoft Outlook, entre
outros. A Figura 10.3 mostra a tela principal do Microsoft Outlook, onde é possível ler,
enviar e armazenar mensagens eletrônicas entre outras informações.

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Figura 10.3 – Tela principal do programa Microsoft Outlook

Todos os aplicativos de e-mail utilizam o protocolo SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
para a troca de mensagens entre diferentes servidores. Vários padrões de formato de
mensagens também são suportados.

Quando o primeiro programa de e-mail foi criado ele só aceitava caracteres e sem acentos.
Hoje já existem padrões para mandar fíguras, áudio, vídeo, textos formatos e acentuados,
além de arquivos e página HTML (Home Pages).

10.4 News Group
Usenet é o conjunto de máquinas que intercambia artigos identificados por um ou mais
rótulos reconhecidos universalmente, chamados de ‘newgroups’ (ou apenas ‘groups’). A
UseNet reúne mensagens sobre um único tópico em um grupo de notícias. Os grupos de
notícias são bancos de dados destas mensagens que estão frequentemente duplicadas em
alguns computadores.

Este serviço permite a realização de fóruns de debates e acesso a noticias e assuntos
variados, desde fabricação de computadores à culinária alemã. O usuário envia comandos
para trazer artigos de seu interesse ou participa de debates mandando a sua opinião ou

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fazendo uma pergunta que será passada aos outros usuários que participam da discussão.
Após algum tempo o usuário começara a receber respostas a sua pergunta ou mais
informações sobre o assunto em pauta.

Este serviço é suportado pelo UseNet, que é o protocolo que determina como os grupos de
mensagens (as informações) serão transferidas entre os computadores ou mesmo
armazenadas já que algumas instalações mantém arquivos de discussões anteriores. O
NewsGroup é acessado por um leiture de News, como os encontrados no Netscape e o
Internet Explorer.

A diferença básica entre uma lista de discussão e o NewsGroup é que na lista a mensagem é
enviada para o usuário, na sua caixa-postal (via e-mail), já no caso do NewsGroup o
usuário tem que se conectar a um servidor de NewsGroup e ler a mensagem. Todos os
Browsers dão suporte a News Groups. Alguns servidores ou provedores de acesso limitam
o acesso as mensagens de News somente para os seus usuários, outros como o universo on-
line (UOL) por exemplo permitem com que qualquer pessoa tenha acesso aos fóruns de
discussão. O endereço do UOL é news://news.uol.com.br.

10.5 WWW (Word Wide Web)
O serviço de WWW é o serviço que mais cresce na Internet, perdendo somente para o
serviço de e-mail, que é sem dúvida o mais utilizado pelos Internautas. Este serviço permite
que os usuários naveguem através de páginas de página HTML (HyperText Markup
Language – Linguagem de Marcação de Texto), conhecidas como HomePages tendo acesso
a textos, figuras, sons, vídeos, imagens, etc e através de Hiperlinks que são pontos do texto
ou figuras que ao se clicar o usuário é levado a uma outra página e assim sucessivamente.

O serviço de WWW foi o grande responsável pela popularização da Internet, pela sua
forma simples e atrativa de apresentar informações. O WWW é suportado pelo protocolo
HTTP (HyperText Transfer Protocol – Protocolo de Transferência de Hiper-Texto).

O serviço de WWW é acessado através dos Browsers de navegação. O Internet Explorer e o
Netscape Navegator são os mais utilizados atualmente. A Figura 10.4 mostra um usuário
navegando em uma máquina através do Internet Explorer.

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Figura 10.4 – Página HTML no Browser Internet Explorer

O usuário precisa informar apenas o endereço da página, e a página começará a ser
carregada em seu Browser. As páginas WWW dão acesso a uma infinidade de
informações, como compras de livros, CD´s, diversão (piadas, bate-papo, etc), informações
de pesquisas, visitas a museus, entre outros.

Alguns exemplos de endereços são:

Serviço Oferecido Endereço na Internet
Venda de Livros http://www.books.com
Venda de Livros http://www.bookpool.com
Laboratório Informática da UFES http://www.inf.ufes.br
ATM Forum http://www.atmforum.com
Microsoft http://www.microsoft.com
Revista PlayBoy http://www.playboy.com
AT&T http://www.att.com
Cerveja Antarctica http://www.antarctica.com.br
Nasa http://www.nasa.gov/
Declaração Imposto de Renda http://www.receita.fazenda.gov.br/
Jornal do Brasil http://www.jb.com.br
Sebrae - ES http://www.sebes.com.br

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Serviço Oferecido Endereço na Internet
Cerveja Skol http://www.skol.com.br
Supermercados Roncetti http://www.roncetti.com.br
Universo On-Line http://www.uol.com.br
Piadas http://www.humortadela.com
Embratel http://www.embratel.net.com
RNP - Rede Nacional Pesquisas http://www.rnp.br
FAPESP http://www.fapesp.br
Flamengo http://www.flamengo.com.br
Rede Globo http://www.redeglobo.com.br/
Disney http://www.disney.com/
Compra de Livros http://www.bookpool.com
Compra de Livros http://www.books.com
Compra de Livros http://www.amazon.com
Universo On Line http://www.uol.com.br
Volkswagen http://www.volks.com.br
Brahma http://www.brahma.com.br
SebraeSat http://www.sebraesat.com.br
IBGE http://www.ibge.gov.br
TecToy http://www.tectoy.com.br
Microsoft Brasil http://www.microsoft.com/brasil
Bradesco http://www.bradesco.com.br
Memoria Ayrton Senna http://www.africanet.com.br/senna
Serviço de Busca: Cadê? http://www.cade.com.br
Serviço de Busca: Altavista http://www.altavista.digital.com
Venda de Livros http://www.booknet.com.br

10.6 Ping
O Ping é utilizado basicamente para verificar se uma máquina esta “viva” e quanto tempo
uma mensagem UDP gasta para sair da máquina local, ir à máquina remota e retornar. Ao
final de sua execução é feita uma estatística da comunicação. Através desta estatística pode-
se verificar se existe contato com a máquina remota e qual a performance da comunicação
com a máquina. Veja o exemplo abaixo:

cairo.inf.ufes.br> ping microsoft.com
PING microsoft.com (207.68.137.53): 56 data bytes
64 bytes from 207.68.137.53: icmp_seq=0 ttl=54 time=1046 ms

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----microsoft.com PING Statistics----
9 packets transmitted, 8 packets received, 11% packet loss
round-trip (ms) min/avg/max = 516/795/1046 ms
cairo.inf.ufes.br>

Observe que é informado um endereço hierárquico e este endereço é transformado
primeiramente em endereço IP, através do serviço de DNS, logo após são enviadas
mensagens para o serviço de ping remoto, e este as re-envia para a máquina que solicitou o
serviço e calcula o tempo em milissegundos gasto para para o pacote ir e voltar.

Analisando estes dados, é possível verificar se a conexão esta muito lenta (tempo em
milissegundos muito grande) e qual a taxa de erros de pacotes (packet loss), incidando que
os pacotes estão sendo perdidos ao longo da rede, geralmente por problemas de
congestionamento ou de perda de pacotes entre os gateways da origem até o destino.

Todas as linhas são mostradas ao longo do tempo. Para acabar o ping, basta pressionar
CTRL+C. Neste momento será mostrada a estatística da conexão. Mostrando o: número de
pacotes transmitidos, recebidos, porcentagem de pacotes perdidos e tempo de resposta.
Assim, tem-se uma avaliação da conexão com a máquina remota.

10.7 Finger
O Finger é um aplicativo Internet que permite obter informações sobre um usuário
específico numa máquina específica. Por exemplo, ao executarmos o comando:

finger cecilio@salgueiro.telemidia.puc-rio.br

Obtemos o seguinte resultado:

cairo.inf.ufes.br> finger cecilio@salgueiro.telemidia.puc-rio.br
[salgueiro.telemidia.puc-rio.br]
Login Name TTY Idle When Where
cecilio Edmundo Lopes Cecili 024 <Apr 15 12:47> 200.20.120.177
cairo.inf.ufes.br>

Além das informações básicas sobre a conta do usuário (Nome real, Departamento
ou setor, diretório, shell) ainda diz se o usuário está logado ou não.

Quando se usa o comando finger sem nenhum argumento, ele da a lista dos usuários
que estão logados no sistema naquele momento.

finger @npd1.ufes.br

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Apostila TCP;IP

11 Evolução e Conclusão
Como podemos ver, a arquitetura TCP/IP traz grandes facilidades na interligação de redes
heterogêneas, provendo vários serviços amplamente utilizados atualmente, como: e-mail,
www, ftp, telnet, entre outros. A Internet é realmente um fenômeno tecnológico, que
proporciona mudanças comportamentais e culturais nas pessoas e empresas que dela se
utilizam.

É possível, por exemplo trabalhar em casa e se corresponder com a empresa somente por e-
mail, ter acesso as mais diversas informações, como jornais, revistas, livros, etc, e ainda
pedir pizza, alugar carro, fazer reserva em vôos ou hotéis, comprar comida em
supermercados ou CDs tudo sem sair de casa ou do escritório.

Sem dúvida muito já foi feito, com uma arquitetura extremamente simples e por isso
amplamente utilizada. Entretanto, muita coisa ainda precisa ser feita ou melhorada

Hoje podemos ouvir uma rádio na Internet ou conversar com uma pessoa, vendo-a
inclusive, mas a qualidade é ainda muito baixa. Projetos como a Internet 2, que começou
nos Estados Unidos, Europa e que agora já se encontra em fase de testes no Brasil, vão
aumentar significativamente a velocidade e a qualidade das redes atuais impactando
diretamente na qualidade das aplicações.

Hoje, no Brasil, a maior velocidade de uma canal de comunicação é de 2 Mbps. Caso o
usuário queira maior velocidade terá que alugar vários canais de 2 Mbps. Entretanto muitas
empresas estão ligadas à Internet por velocidades ainda menores como de 64, 128 ou 256
Kbps. Na Internet 2 a velocidade mínima é de 155 Mbps, utilizando as redes ATM
(Assyncronus Transfer Mode) que provêm Qualidade de Serviço, garantindo ao usuário
final, que por exemplo, uma música não será interrompida no meio do caminho como
acontece hoje em dia na Internet tradicional. É diferente do conceito atual de best-force da
Internet atual.

Para isso novos protocolos estão sendo desenvolvidos como é o caso do IPv6 (Internet
Protocol versão 6 ou IP New Generation). Este protocolo aumentará o número de bits de
endereçamento, acabando com um problema sério hoje da escassez de números IPs.
Provendo entre outras coisas suporte a multicasting (o envio de uma única mensagem para
vários destinos), extremamente útil nas aplicações multimídia existentes e que ainda estão
por vim.

Fatores como segurança também precisam ser melhorados. Quando o TCP/IP foi
desenvolvido não se imagina a necessidade do uso de criptografia para garantir a segurança
dos dados que trafegam em diferentes redes. Hoje em dia, este requisito é fundamental, haja
visto a grande quantidade de aplicações de comércio eletrônico que existem na rede.

Há muito ainda por se desenvolver, mas parece-me que estamos no caminho certo...

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Apostila TCP;IP

12 Bibliografia
Comer, Douglas E., Internetworking with TCP/IP – Volume I – Principles, Protocols and
Architecture – Third Edition, Prentice Hall, 1995

Cordeiro, Roberto Cesar, Apostila TCP/IP – Departamento de Informática Universidade
Federal do Espírito Santo – UFES, 1996

Microsoft Press, Internetworking with TCP/IP on Windows NT 4.0, Microsoft Press, 1997

Sites Internet:

• www.dicas-l.unicamp.br
• www.penta.ufrgs.br/hometcp.htm
• www.geocities.com/SiliconValley/Horizon/4761/tcpip.html

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