Trabalho de pesquisa 07-02-2013

Conceitos sobre ARP
ARP, acrónimo de Address Resolution Protocol, é o protocolo usado para encontrar numa LAN o endereço MAC (também conhecido por endereço físico) de um equipamento a partir do seu endereço IP.

Para que um computador comunique com outro numa LAN necessita de saber o seu endereço MAC. Para tal emite, em broadcast, um pacote ARP contendo o endereço IP do computador que deseja contactar e aguarda por uma resposta que conterá o endereço MAC necessário. De forma a acelerar o processo e a reduzir a carga na rede os equipamentos mantêm em cache os endereços ARP. A utilização dos endereços MAC e do protocolo ARP permite que os endereços IP sejam independentes do equipamento a que estão atribuídos e possam ser portados. 

ARP – Endereçamento para outra LAN
Duas tabelas ARP no router R, uma para cada rede IP (LAN)

• A cria datagrama IP com origem A, destino B 
• A usa ARP para obter endereço MAC de R para 111.111.111.110 
• A cria quadro da camada de enlace com endereço MAC de R como destino, quadro contém datagrama IP A-para-B 
• NIC de A envia um quadro 
• NIC de R recebe o quadro 
• R remove datagrama IP do quadro Ethernet, vê o seu destinado a B 
• R usa ARP para obter endereço MAC de B 
• R cria quadro contendo datagrama IP A-para-B e envia para B 

Tabelas ARP
Os dispositivos mantêm tabelas que contêm os endereços MAC e os endereços IP de outros dispositivos ligados à mesma LAN.

• Cada dispositivo tem a sua própria tabela ARP. 
• Tabelas ARP são armazenadas na memória RAM e são mantidas automaticamente, assim, na maior parte das vezes, o utilizador não precisa adicionar endereços manualmente. 

Protocolos de routing
Todos os protocolos de routing realizam as mesmas funções básicas. Os protocolos determinam a rota preferida para cada destino e distribuem informações de routing entre os sistemas da rede, permitindo interacção entre routers. A principal diferença entre os protocolos de routing é como os protocolos realizam estas funções, em particular como decidem qual é a melhor rota.

Exemplos de protocolos de routing: RIP, OSPF, EIGRP, EGP, BGP.

Streaming

• Streaming (fluxo de média (portugues europeu) ou fluxo de mídia (português brasileiro) é uma forma de distribuir informação multimédia numa rede através de pacotes.
• A informação pode ser transmitida em diversas arquiteturas, como na forma Multicast IP ou Broadcast.

Utilitários de administração de redes

• Utilitários direcionados exclusivamente para a administração de redes TCP/IP, com especial atenção para a excessão do finger.
• ping
• ipconfig
• wntipcfg
• arp
• hostname
• nbtstat
• netstat
• nslookup
• route
• traceart
• finger

Ping

• Este primeiro utilitário referido permite testar a comunicação com qualquer host, dispondo deste modo, em escassos segundos a verificação do bom funcionamento dos hosts e da rede. Permite, igualmente, testar a instalação do TCP/IP no host onde é utilizado.

ipconfig

• Fornece informação de índole genérica sobre a configuração do TCP/IP na máquina onde é executada a ação. Estas informações abrangem o endereço IP, endereço MAC, subnet mask, default gateways, etc...

wntipcfg

• Estabelece equivalências com o ipconfig, contudo, apresenta-se em versão gráfica.

ARP

• O protocolo ARP determina os endereços físicos das placas de rede correspondentes aos endereços IP dos hosts para os quais é imprescindível o envio dos pacotes IP.
• O comando ARP, por seu turno, induz à possibilidade de consultar e manipular a tabela de equivalências mantida pelo computador, denominada por arp cache.
• Proporciona-nos também o controlo da cache para cada um das placas de rede que definem existência no computador, se se tratar de um multihomed computer.

Hostname

• Abastece-nos com o conhecimento do host name da máquina onde o comando executa a sua função.

Nbtstat

• Acrescenta informação detalhada acerca dos nomes NetBIOS que estão envolvidos na comunicação via rede, inclusive os dos computadores remotos.
• Pode ainda ser utilizado para a manipulação de tabela dos nomes, importada do ficheiro LMHOSTS.

netstat

• Fornece estatísticas de carácter minuncioso sobre o funcionamento dos protocolos IP, TCP, UDP e ICMP, cujas são produzidas automaticamente pelo ICMP no decorrer do funcionamento da rede.
• A título de exemplo poderemos mencionar que é possível, na posse deste comando, a verificação de quais os ports utilizados pelo sistema.

nslookup

• Bastante requisitado por hackers no sentido da obtenção de informação indispensável para obrigar de certa forma a entrada em redes cuja segurança é quase nula, para obter informações sobre os computadores dessas redes.
• Presenteia-nos, então, com o acesso e extração de informação sobre os computadores de uma rede, designadamente, especificação de equivalências entre endereços IP e host names, especificações de routers, servidores de correio eletronico, etc...

Route

• Protagoniza a função de manipulação da routing table, onde o sistema se sustenta para definir os locais para onde deve direcionar pacotes IP, com o objetivo de os fazer alcançar o alvo.

Traceart

• De extrema utilidade para a configuração e teste do routing de pacotes por meio de redes segmentadas, visto que permite aferir qual o caminho que é tomado pelos pacotes até atingirem um destino para eles já destinado.
• Aproveita-se do protocolo ICMP.

Finger

• Converte a extração de informação sobre um utilizador de um host particular.

Noções sobre as camadas de Sessão e Apresentação do modelo OSI

• A camada de sessão permite a diferentes dispositivos de rede o estabelecimento de sessões entre eles.
• Essa sessão permite a normal transmissão de dados, tal como a camada de transporte, mas com alguns melhoramentos específicos ao objetivo da ligação usada (transferência de ficheiros remotos, ligação remota a um computador, etc).
• Por isso, a camada de sessão tem de gerir o modo de comunicação usado pelos dispositivos intervenientes.
• Pode permitir que o tráfego seja feito somente segundo um sentido, ou nos dois, simultânea ou alternadamente.
• Nos últimos casos, o registo do dispositivo que deve transmitir é feito e controlado por mecanismos pertencentes a esta camada.
• Nalguns sistemas é necessário que apenas um dispositivo possa aceder à rede de cada vez.
• A camada de sessão permite-o através da transmissão de um testemunho.
• Só o dispositivo que estiver de posse deste testemunho é que pode transmitir dados entre um determinado período de tempo, após o qual passa o testemunho ao próximo dispositivo.
• A última função desta camada é o de proporcionar e garantir a sincronização.
• Esta sincronização tem o objetivo de garantir a transferência fiável de dados entre os dispositivos, tratando a eventual recuperação no caso da existência de erros durante a mesma.

Objetivo da Camada Sessão:

• O propósito da camada de sessão é sincronizar o diálogo.
• Gerir a troca de dados entre entidades da camada de apresentação comunicantes.
• Para isso, a camada de sessão fornece serviços para o estabelecimento de uma conexão-de-sessão entre duas entidades de apresentação, através do uso de uma conexão de transporte.

Serviços da camada de Sessão:

• Administração de sessão: Une duas entidades para um relacionamento e mais tarde as desune. (ex. de união: login/autenticação e desunião: logoff).
• Diálogo da sessão: Controla troca de dados, delimita e sincroniza operações em dados entre duas entidades. Ex. pode-se abrir uma conexão de sessão para trocar informações em half, full-duplex, etc...
• Os serviços oferecidos pela camada de sessão, são os primeiros a se preocuparem com as aplicações propriamente ditas, além do serviço da mera comunicação.

A camada de Aplicação do modelo OSI.

• Esta camada protocolar vem resolver vários problemas geralmente comuns na transferência de informação, preocupando-se mais com a sintaxe e semântica da infomação em vez da transferência fiável da informação que é gerida pelas camadas inferiores.

Objetivo da camada 6 - Apresentação

• Esta camada tem como finalidade converter a representação da informação para um formato universal e deste modo facilitar as comunicações entre aplicações que residem em ambientes muito diferentes um do outro.
• A camada de apresentação recebe os dados do nível 7 na forma local e converte-os para um destes formatos universais antes de os transferir para a camada 5.
• No sentido inverso, realiza a conversão em sentido contrário.

Aplicação de rede

• Processo: programa executado num host.
• Dentro do mesmo host:
• Inter proccess communication (definido pelo OS).
• Processos executados em diferentes hosts comunicam com um protocolo da camada de aplicação.
• Agente utilizador: software que serve de interface com o utilizador de um lado e com a rede de outro.
• Implementa protocolo da camada de aplicação.
• web: browser
• e-mail: leitor de correio
• streaming audio/vídeo: media player

Obtenção de Endereços Internet

• Cada host necessita de um endereço único para poder funcionar na Internet.
• Os endereços MAC dos hosts têm apenas significado local, identificando o host dentro da Rede Local.
• Como é um endereços da camada 2, o router não o utiliza para encaminhar fora da LAN

Os hosts possuem um endereço físico pelo facto de terem uma placa de rede que permite a conexão aos meios físicos.

Os endereços IP precisam ser atribuídos ao host e alguma forma. Os dois métodos de atribuição de endereços IP são estático e dinâmico.

Atribuição de endereços IP com RARP

• O protocolo RARP (Reverse Address Resolution Protocol) associa um endereço MAC conhecido a um endereço IP.
• É necessário a existência de um servidor RARP para o processamento de pedidos.
• Um dispositivo ao arrancar pode desconhecer o seu endereço IP.
• O dispositivo conhece o endereço MAC associado à sua NIC.
• Envia uma mensagem de RARP Request para o endereço de broadcast.
• Todos os dispositivos da rede recebem e processam o pedido, mas só o servidor de RARP responde.
• Na mensagem de RARP Reply, vai a indicação do endereço IP atribuído.

Atribuição de endereços IP com BOOTP

• O protocolo BOOTP (Bootstrap) permite além do endereço IP, a obtenção do endereço IP de um router, do endereço IP de um servidor e de alguma informação específica.
• Não fornece atribuição dinâmica de endereços.
• Um administrador de rede cria um arquivo de configuração que especifica os parâmetros de cada dispositivo.
• Significa que cada host tem de ter um perfil BOOTP com uma atribuição de endereço IP.
• Não pode haver dois perfis com o mesmo endereço IP.
• Utiliza o UDP para transportar as mensagens.

Atribuição de endereços IP com DHCP

O protocolo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) é o sucessor do BOOTP.

• O DHCP permite a um host obter um endereço IP dinamicamente sem que o administrador tenha de configurar um perfil individual para cada dispositivo.
• Tudo o que é necessário ao usar o DHCP é um intervalo de endereços IP definido num servidor DHCP.
• Quando os hosts entram em contato com o servidor DHCP e solicitam um endereço, o servidor DHCP escolhe um endereço e o atribui a esse host.
• Com o DHCP, toda a configuração de rede de um computador pode ser obtida em uma única mensagem.
• Inclui todos os dados fornecidos pela mensagem BOOTP, o endereço IP atribuído e uma camada de sub-rede

Criação de subnets

• É necessário saber quantas sub-redes são necessárias em cada rede.
• Com as sub-redes a rede não fica limit às máscaras em rede das classes A, B ou C.
• Os endereços incluem a parte da rede mais um campo de sub-rede e um campo de host.
• Para criar um endereço de sub-rede tomam-se emprestados alguns bits do campo do host.
• A quantidade mínima de bits que podem ser emprestados é 2.
• A quantidade máxima de bits que podem ser emprestados é qualquer valor que deixe pelo menos 2 bits para o número do host.

Noção de subnetting

• Dividir uma rede em sub-redes significa utilizar a máscara de sub-rede para dividir a rede em segmentos menores ou sub-redes.

Endereçamento Classful

Os endereços de Classe D são usados para grupos multicast. Não é necessário alocar octetos ou bits para separar os endereços de rede e host. Os endereços de classe E são reservados para pesquisas.

Classe A

• Suporta redes extremamente grandes, com mais de 16 milhões de endereços de host disponíveis.
• O primeiro bit de um endereço de classe A é sempre 0.
• O menor número que pode ser representado é 0000 0000, que também é o 0 decimal.
• O maior número que pode ser representado é 0111 1111, equivalente a 127 em decimal.
• Os números 0 e 127 são reservados e não podem ser usados como endereços de rede.
• Qualquer endereço que comece com um valor entre 1 e 126 no primeiro octeto é um endereço de classe A
• A rede 127.0.0.0 é reservada para testes de loopback.
• As máquinas podem utilizar este endereço para enviar pacotes para si mesmos.
• Este endereço não pode ser atribuído a nenhuma rede.

Classe B

• Utilizado para redes de médio e grande porte.
• Um endereço IP de classe B utiliza os dois primeiros octetos para indicar o endereço da rede. Os outros dois octetos especificam os endereços dos hosts.
• Os dois primeiros bits de um endereços de classe B são sempre 10.
• O menor número que pode ser representado por um endereço de classe B é 1000 0000, equivalente a 128 em decimal.
• O maior número que pode ser representado é 1011 1111, equivalente a 191 em decimal.
• Qualquer endereço que comece com um valor no intervalo de 128 a 191 é um endereço de classe B

Classe C

• É a classe de endereço IP mais utilizada.
• Suporta redes pequenas com um máximo de 254 hosts.
• Os três primeiros hosts de um endereço C são sempre 110.
• O menor número que pode ser representado é 1100 0000, equivalente a 192 em decimal.
• O maior número que pode ser representado é 1101 1111, equivalente a 223 em decimal.
• Qualquer endereço que comece com um valor no intervalo de 192 a 223 é um endereço classe C.

Classe D

• A classe de endereços D foi criada para permitir multicasting com um endereço IP.
• Um endereço de multicast é um endereço de rede que direciona os pacotes com esse endereço de destino para grupos predefinidos de endereços IP.
• Uma única estação pode transmitir simultaneamente um único fluxo de dados para vários destinatários.
• Os quatro primeiros bits de um endereços de classe D são sempre 1110.
• O intervalo de valores do primeiro octeto dos endereços de classe D vai de 1110 0000 a 1110 1111, ou de 224 a 239 em decimal.
• Um endereço IP que comece com um valor no intervalo de 224 a 239 é um endereço classe D.

Classe E

Endereços reservados

• Os primeiros quatro bits de um endereço classe E são sempre 1s.
• O intervalo de valores no primeiro octeto dos endereços de clase E vai de 1111 0000 a 1111 1111, ou de 240 a 255 em decimal.

Network ID e cálculo de hosts por classe de IP

Endereçamento IP

• Um router encaminha pacotes da rede de origem para a rede de destino utilizando o protocolo IP.
• Os pacotes devem incluir um identificador para a rede de origem e para a rede de destino.
• Utilizando o endereço IP da rede de destino, um router pode entregar um pacote na rede correta.
• Quando o pacote chega a um router ligado à rede de destino, esse router utiliza o endereço IP para localizar o computador específico ligado a essa rede.

Os endereços IP são divididos em classes.

• Os endereços de classe A são atribuídos a redes de grande dimensão.
• Os endereços de classe B são usados para redes de porte médio.
• Os de classe C para redes pequenas.
• A primeira etapa para determinar qual parte do endereço identifica a rede e qual parte identifica o host é identificar a classe do endereço IP.

Protocolos

• Na Internet, os protocolos utilizados fazem parte de um conjunto de protocolos. Esta sequência de protocolos chama-se TCP/IP.
• Esta contém, designadamente, os seguintes protocolos:
• HTTP
• FTP
• ARP
• ICMP
• IP
• TCP
• UDP
• SMTP
• Telnet
• NNTP

HTTP

• O protocolo HTTP (HyperText Transfer Protocol) é o protocolo mais utilizado na Internet desde 1990.
• O objetivo do protocolo HTTP é permitir uma transferência de ficheiros (essencialmente no formato HTML) localizados graças a uma cadeia de caráteres chamada URL entre um navegador (o cliente) e um servidor web

FTP

• O protocolo FTP (File Transfer Protocol) é, como o seu nome indica, um protocolo de transferência de ficheiros.

ARP

• O protocolo ARP tem um papel fundamental entre os protocolos da chamada Internet da sequência TCP/IP, porque permite conhecer o endereço físico de uma placa de rede que corresponde a um endereço IP, é para isso que se chama Protocolo de resolução de endereço (em inglês ARP significa Address Resolution Protocol).
  
  
  
  

ICMP

• O protocolo ICMP é um protocolo utilizado para fornecer relatórios de erros à fonte original. Qualquer computador que utilize IP precisa aceitar as mensagens ICMP e alterar o seu comportamento de acordo com o erro relatado. ICMP significa Internet Control Message Protocol.
  
  
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IP

• Protocolo de Internet (Internet Protocol) é um protocolo de comunicação usado entre duas ou mais máquinas em rede para encaminhamento dos dados

TCP

• Como o nome indica, é um Protocolo de Controle de Transmissão, em inglês, Transmission Control Protocol. É um dos protocolos sob os quais se assenta o núcleo da Internet. É um protocolo de nível da camada de transporte (camada 4) do Modelo OSI e é sobre o qual que se assenta a World Wide Web.

UDP 

• User Datagram Protocol é um protocolo simples da camada de transporte. O protocolo UDP não é confiável, portanto não existem garantias se o pacote irá chegar ou não.

SMTP

• Simple Mail Transfer Protocol (Protocolo de transferência de correio simples) é o protocolo padrão para envio de e-mails através da Internet. É um protocolo relativamente simples, baseado em texto não formatado (simples). É bastante fácil testar um servidor SMTP usando TELnet

Telnet

• O protocolo Telnet é um protocolo standard de Internet que permite a interface de terminais e de aplicações através da Internet. Fornece as regras básicas para permitir ligar um cliente a um intérprete de comando (do lado do servidor). O Telnet já existe há mais de 50 anos, muito antes de aparecer a Internet.

NNTP

• NNTP é um protocolo da Internet para grupos de discussão da chamada usenet. Especifica o modo de distribuição, busca, recuperação e postagem de artigos usando um sistema de transmissão confiável.

Métodos de conexão por TCP

• É um método standard que permite a comunicação entre processos (que se encontram eventualmente em diferentes máquinas), isto é, um conjunto de regras e procedimentos a respeitar para emitir e receber dados numa rede.
• Existem vários métodos, de acordo com o que se espera da comunicação.
• Certos protocolos, por exemplo, serão especializados na troca de ficheiros (FTP), outros poderão servir para gerir simplesmente o estado da transmissão, e os erros (é o caso do protocolo ICMP), …

TCP - transmissão Fiavel

• Confirmação de recepção
• O receptor confirma, através  de uma mensagem curta (Arcknowledgment), que recebeu o segmento enviado;

• Retransmissão:
• Se a confirmação não for recebida dentro de um período determinado, o segmento e reenviado;

TCP - Retransmissão 

• Quanto tempo esperar pela confirmação (ACK)?
• Depende da distancia ao destino e das condições de trafego no momento.
• O tempo de espera num determinado momento é estimado a partir do Round-trip time de cada ligação e o temppo estimado presente
• Chama-se por isso, retransmissão adoptavel
• O segredo do sucesso do TCP

TCP - Controlo de congestão

• A congestão é detectada por:
• Ocorrência de Timeout (ACKs não chegam);
• Recepção duplicada de ACKs
• Ao serem detectadas colisões:
• O envio de segmentos é reduzido dramaticamente ( Collision Avoidance Algorithm)
• Depois começa  a aumentar devagar inicialmente com o tempo (Slow Stort Algorithm)

TCP - Controlo de Fluxo

• O recetor:
• Anuncia, a cada ACK, o espaço livre do seu buffer (window size);
• O emissor:
• Envia segmentos até ao limite da janela (window size), sem ter de esperar por confirmação (ACKs);
• Este mecanismo é conhecido como Protocolo da Janela Deslizante (Sliding Window Protocol).

TCP - Encerramento fiável

• Importante por causa da segurança:
• Se não for encerrada de forma correta, poderão ficar portas abertas;
• Alguém mal intencionado poderá aproveitar-se
• O mecanismo de encerramento de TCP permite que uma das partes termine a ligação e a outra possa continuar a enviar dados;
• Chama-se half-closed:
• O fecho da ligação num dos dados não obriga o fecho de ambos.

TCP - Formato

• Source/Destinaton Port
• Porta remente/destinatária (aplicação);
• Sequence Number
• Número de sequência do pacote;
• Acknowledgement Number
• Próximo número de sequência que o emissor espera receber;
• HLen (Header Length)
• Tamanho do cabeçalho;

• URG - O campo Urgent Pointer é válido.
• ACK - O segmento é uma confirmação (Acknowledgement);
• PSH - O recetor deverá passar os dados para a camada de aplicação logo que possível;
• RST - Segmento enviado não faz sentido (Exemplo: Porta não Existe);
• SYN - Pedido de sincronização de números de sequência (para iniciar ligação);
• FIN - Computador emissor acabou o envio de dados (para terminar ligação);

• Window
• Número de bytes que o host está disposto a aceitar (espaço livre na buffer);
• Checksum
• Cobre o cabeçalho+dados;
• Urgent Pointer
• Posição onde serão colocados os dados urgentes.
• Options
• A opção mais comum é a MSS (Maximum Segment Sender) que define o tamanho máximo de segmento que pode ser enviado.