Modulo2_Protocolos_Tcp_Ip

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ESTÁGIO DE SEGURANÇA DA INFORMAÇÃO
5° Centro de Telemática de Área
 
MÓDULO II
Protocolos TCP/IP
 
Protocolo IP
O datagrama IP
 
Protocolo IP
Versão - Este campo controla a versão do protocolo a que 
pertence o pacote;
HL (Header Length) - Este campo indica o comprimento do 
cabeçalho uma vez que este possui comprimento variável 
em palavras de 32 bits. Seu valor mínimo é igual a 5;
ToS (Type of Service - Tipo de Serviço) - Informa o tipo de 
serviço que o host deseja. Pode haver diversas combinações 
de confiabilidade e velocidade desejadas. Esse campo é 
muito utilizado para prover alguns tipos de QoS;
Comprimento Total - Comprimento total do pacote, tanto 
quadro quanto cabeçalho. O comprimento máximo é de 
65.536 Bytes (MTU);
 
Protocolo IP
Identificação - Permite ao host de destino determinar a que 
datagrama pertence um fragmento recém-chegado. Todos os 
fragmentos de um datagrama contêm o mesmo valor em 
Identificação;
DF (Don't Fragment - Não Fragmente) - Este bit informa 
aos gateways para não fragmentar este pacote, se não o 
destino será incapaz de juntar novamente as partes;
MF (More Fragments - Mais Fragmentos) - Todos os 
fragmentos exceto o último possui esse bit ativado. Ele indica 
que este pacote não é o último de uma seqüência de 
fragmentos;
Offset - 
 
Protocolo IP
TTL (Time to Live - Tempo de Vida) – Tempo máximo em 
que um datagrama pode permanecer na rede em segundos, 
inicialmente configurado como 255. A cada salto este campo 
é decrementado. No momento que ele atingir o valor zero 
este pacote será descartado. Foi criado para evitar que 
pacotes trafeguem indefinidamente na rede;
Protocolo - Indica a qual, dentre os diversos processos da 
camada de transporte, pertence o datagrama. Este campo 
somente é analisado após a remontagem completa do 
quadro;
Checksum (Soma de Verificação) - Esta verificação diz 
respeito somente ao cabeçalho;
 
Protocolo IP
Endereço de Origem e Endereço de Destino - Indicam o 
numero de rede e de host da origem e do destino;
Opções - Utilizado para informações de segurança, 
roteamento na origem, relatório de erros, depuração, fixação 
da hora e outros. Também utilizado para implementação 
compatível de versões subseqüentes.
 
Protocolo UDP
O datagrama UDP
 
Protocolo UDP
 A mensagem UDP contém:
- porta de origem: usada pelo destino em uma 
resposta
- porta de destino: usada na demultiplexação
 O checksum UDP engloba:
- cabeçalho do datagrama UDP + 
pseudo-header
- endereço IP de origem e destino + protocol 
field + UDP length
- pseudo-header é usado para verificar se o 
pacote UDP atingiu seu destino correto 
 
Protocolo TCP
O datagrama TCP
 
Protocolo TCP
Portas de destino e origem - identificam os programas 
aplicativos nas extremidades da conexão.
Número de Sequência - identifica a posição na cadeia 
de bytes do transmissor de dados no segmento.
Número de Confirmação ou Reconhecimento - 
identifica o número do octeto que a origem espera 
receber posteriormente.
Tamanho do cabeçalho - tamanho do cabeçalho em 
bytes.
 
Protocolo TCP
Flags- da esquerda para a direita
URG – existem dados urgentes
ACK - campo de reconhecimento é válido
PSH - solicita a função push (envio imediato).
RST - restabelecer a conexão
SYN - iniciar a conexão
FIN - liberar uma conexão
Tamanho da Janela - tamanho da janela de recepção, 
quantidade máxima de bytes que o computador pode 
receber.
 
Protocolo TCP
Checksum – Soma de verificação feita em todo 
conteúdo do segmento TCP. Para computar o 
CHECKSUM, o TCP utiliza um pseudo header de 12 
bytes adicionado ao datagrama inicial. O pseudo-header 
não é transmitido e sim descartado logo após o 
CHECKSUM ser computado.
Urgent Pointer – Posição dos dados urgentes dentro do 
segmento IP, só é válido se o Flag URG estiver ativo.
 
Protocolo TCP
 
Protocolo TCP
 
Protocolo TCP
Máquina de Estados Finita (FSM)
--> Mecanismo usado para explicar o funcionamento de protocolos 
complexos. Trata o protocolo como uma máquina virtual que 
transita por vários estados de operação em resposta a 
acontecimentos.
 
--> Conceitos essenciais:
Estado: A “circunstância” ou “status” que descreve o software do 
protocolo em um dado instante. 
Transição: A ação de mudar de um estado para outro. 
Evento: Algo que provoque a transição entre estados. 
Ação: Algo que o dispositivo faz em resposta a um evento antes 
da ocorrência da transição para outro estado. 
 
Protocolo TCP
Máquina de Estados Finita (FSM)
--> O estado das conexões TCP é controlado por mensagens do 
próprio protocolo. Estas mensagens são enviadas através do 
ajuste de bits dos flags do cabeçalho do datagrama TCP.
 
--> Estas mensagens são:
SYN: Uma mensagem de sincronismo, usada para iniciar e 
estabelecer uma conexão. Tem este nome porque uma de suas 
funções é sincronizar os números de sequência entre os 
dispositivos.
FIN: Uma mensagem de término, corresponde a um segmento 
TCP com o bit FIN ajustado para um, indicando que um dispositivo 
deseja terminar uma conexão.
ACK: Um reconhecimento, indica o recebimento de uma 
mensagem ou segmento.
 
Protocolo TCP
CLOSED
LISTEN
SYN-SENT
Estado Descrição do Estado Evento e Transição
Este é o estado inicial padrão antes do 
estabelecimento de conexões. É um estado 
fictício, pois representa uma situação onde não 
há conexões entre os dispositivos
Passive Open: Um servidor inicia o processo de 
estabelecimento de conexão executando um 
passive open em uma porta TCP. Ao mesmo tempo 
ele estabelece a estrutura de dados necessária para 
gerenciar a conexão (Transmission Control Block- 
TCB)e vai para o estado LISTEN.
Active Open, Envia SYN: Um cliente inicializa o 
processo de estabelecimento de uma conexão 
enviando uma mensagem SYN e estabelecendo o 
TCB para a conexão. Vai para o estado SYN-SENT.
Um dispositivo, normalmente um servidor, está 
esperando uma mensagem de sincronismo 
(SYN) de um cliente qualquer. Ele ainda não 
enviou o seu próprio SYN.
Recebe SYN do Cliente, Envia SYN+ACK: O 
servidor recebe o SYN do cliente. Envia de volta 
uma mensagem contendo o ACK e o seu próprio 
SYN. Vai para o estado SYN-RECEIVED.
Um dispositivo, normalmente o cliente, enviou 
uma mensagem de sincronismo (SYN) e está 
esperando por uma mensagem SYN do servidor.
Recebe SYN, Envia ACK: Se o dispositivo que 
enviou o SYN recebe um SYN do seu parceiro sem 
o ACK do seu próprio SYN, ele reconhece o SAYN 
e vai para o estado SYN-RECEIVED para esperar 
pelo ACK do seu SYN.
Recebe SYN+ACK, Envia ACK: Se o dispositivo 
que enviou o SYN recebe o ACK e o SYN do seu 
parceiro, ele reconhece o SYN e vai para o estado 
ESTABLISHED.
 
Protocolo TCP
SYN-RECEIVED
ESTABLISHED
CLOSE-WAIT
LAST-ACK
Estado Descrição do Estado Evento e Transição
O dispositivo recebeu uma mensagem SYN do 
parceiro e já enviou o seu próprio SYN. Está 
agora esperando pelo ACK do seu SYM para 
finalizar o processo de estabelecimento de 
conexão.
Recebe ACK: Quando um dispositivo recebe um 
ACK para o SYN que enviou, ele vai para o estado 
ESTABLISHED.
O estado permanente de uma conexão TCP 
aberta. Os dados podem ser trocados livremente 
pelos dispositivos. Este estado permanece até 
que a conexão seja finalizada.
Close, Envia FIN: Um dispositivo pode finalizar 
uma conexão enviando uma mensagem FIN. Vai 
para o estado FIN-WAIT-1.
Recebe FIN: Um dispositivo pode receber uma 
mensagem FIN do seu parceiro. Ele vai reconhecer 
a mensagem e mudar para o estado CLOSE-WAIT.
O dispositivo recebeu uma solicitação de 
fechamento de conexão (FIN) do outro 
dispositivo. Ele deve agora esperar que a 
aplicação local reconhecer a solicitação e gerar 
asua própria solicitação.
Close, Envia FIN: A aplicação usando o TCP foi 
informada que o parceiro deseja finalizar a conexão 
envia uma solicitação CLOSE para o TCP da 
máquina em que está sendo executada. O TCP 
então envia um FIN para o dispositivo remoto, que 
já enviou o seu FIN. O dispositivo vai parao estado 
LAST-ACK.
Um dispositivo que já recebeu a solicitação de 
fechamento da conexão (FIN), já enviou o ACK, 
enviou o seu próprio FIN e está esperando pelo 
ACK do seu FIN.
Recebe ACK para FIN: O dispositivo recebe um 
reconhecimento para a sua solicitação de 
fechamento. O dispositivo já enviou o FIN, recebeu 
o ACK, o FIN do parceiro e enviou o ACK, então vai 
direto para o estado CLOSED.
 
Protocolo TCP
FIN-WAIT-1
FIN-WAIT-2
CLOSING
TIME-WAIT
Estado Descrição do Estado Evento e Transição
Um dispositivo neste estado está esperando o 
ACK para o FIN que enviou, ou está esperando 
por uma solicitação de fechamento do seu 
parceiro.
Recebe ACK para FIN: O dispositivo recebe um 
reconhecimento para a sua solicitação de 
fechamento. Vai para o estado FIN-WAIT-2.
Recebe FIN, Envia ACK: O dispositivo não recebe 
um ACK para o seu FIN, mas recebe um FIN do seu 
parceiro. Ele reconhece I FIN e vai para o estado 
CLOSING.
Um dispositivo neste estado recebeu o ACK 
para o FIN que enviou e agora está esperando o 
FIN do seu parceiro.
Recebe FIN, Envia ACK: O dispositivo recebe um 
FIN. Envia o ACK e vai para o estado TIME-WAIT.
O dispositivo recebeu um FIN do seu parceiro, 
enviou o ACK mas ainda não recebeu o ACK 
para o FIN que enviou.
Recebe ACK para FIN: O dispositivo recebe o 
reconhecimento para a sua solicitação de 
encerramento. Vai para o estado TIME-WAIT.
O dispositivo recebeu um FIN do seu parceiro, 
reconheceu ACK, enviou o seu proprio FIN e o 
ACK. Está esperando somente para garantir que 
o ACK foi recebido e prevenir a superposição de 
conexões.
Expiração do Timer: Depois do período de espera 
determinado, o dispositivo vai para o estado 
CLOSED.
 
Protocolo TCP
 
Protocolo TCP
--> Active OPEN e Passive OPEN
--> O TCP é baseado no modelo cliente/servidor.
A preparação para a conexão difere entre o 
cliente e o servidor
Active OPEN: O processo cliente usando o TCP 
desempenha um papel ativo e inicia a conexão 
enviando uma mensagem SYN.
Passive OPEN: A aplicação servidora contacta o 
TCP e diz “Estou aqui esperando por conexões 
nesta porta”, o servidor só fica escutando a porta.
 
Protocolo TCP
Finalidades do estabelecimento da conexão
--> Contato e comunicação: Cliente e servidor 
entram em contato para estabelecer a conexão.
--> Sincronização de número de sequência: Cada 
dispositivo informa ao parceiro o número de 
sequência que vai utilizar para a primeira 
transmissão.
--> Troca de parâmetros: Certos parâmetros de 
controle da conexão são trocados pelos 
dispositivos.
 
Protocolo TCP
Cliente Servidor
Estado 
Inicial Ação Estado futuro
Estado 
Inicial Ação Estado futuro
CLOSED
Cliente não pode fazer 
nada - CLOSED
Servidor executa uma 
Passive Open LISTEN
CLOSED
Cliente executa uma 
Active OPEN criando o 
TCB e enviando um 
SYN
SYN-SENT LISTEN
Servidor espera por 
contato de um cliente 
qualquer -
SYN-SENT
Cliente espera o ACK e 
o SYN do Servidor - LISTEN
Servidor recebe o SYN 
do Cliente e envia um 
SYN+ACK
SYN-RECEIVED
SYN-SENT
Cliente recebe o 
SYN+ACK do Servidor 
e envia o ACK
ESTABLISHED
SYN-
RECEIVED
Servidor espera pelo 
ACK -
ESTABLISHED
Cliente espera que o 
servidor finalize o 
estabelecimento da 
conexão
-
SYN-
RECEIVED
Servidor recebe o ACK 
e finaliza o 
estabelecimento da 
conexão
ESTABLISHED
ESTABLISHED
Cliente está pronto 
para a comunicação - ESTABLISHED
Servidor está pronto 
para a comunicação -
 
Protocolo TCP
 
Protocolo TCP
 
Protocolo TCP
Sincronização de Números de Sequência
--> Os números de sequência são escolhidos de 
forma aleatória e independente por cada 
dispositivo.
--> Depois de escolher o ISN, o dispositivo o 
envia ao seu parceiro junto com a mensagem 
SYN.
--> A mensagem de reconhecimento ACK, 
enviada pelo parceiro trará o ISN escolhido mais 
um no número do reconhecimento.
 
Protocolo TCP
Sincronização de Números de Sequência:
Exemplo:
1- Conexão Solicitada pelo cliente: O cliente escolhe 
um ISN: 4.567. Envia um SYN com número de 
sequência 4.567. 
2- Reconhecimento e Solicitação do Servidor: O 
Servidor escolhe um ISN: 12.998. Recebe o SYN do 
Cliente. Envia um SYN+ACK com Número de 
reconhecimento 4.568 e número de sequência 12.998. 
3- Reconhecimento do Cliente: O Cliente envia um 
ACK com número de reconhecimento12.999. 
 
Protocolo TCP
 
Protocolo TCP
Além do tamanho máximo da janela, outros parâmetros 
podem ser trocados durante o estabelecimento da conexão:
Window Scale Factor: Permite que dois dispositivos 
especifiquem janelas maiores que a s possíveis com os 16 
bits do cabeçalho.
Selective Acknowledgment Permitted: Permite o uso dos 
reconhecimentos seletivos, só alguns segmentos são 
retransmitidos.
 
Alternate Checksum Method: Permite que os dispositivos 
utilizem um mecanismo alternativo para cálculo do 
checksum.
 
Protocolo TCP
Função RESET do TCP:
Tem como função trazer confiabilidade e robustez ao TCP.
Modo de lidar com conexões parcialmente abertas, 
ocasionadas por crash em aplicações sem o conhecimento 
do parceiro.
Uma mensagem de RESET se caracteriza pelo valor um (1) 
no flag RST.
Esta mensagem é gerada quando algo inesperado acontece 
para o software do TCP.
 
Protocolo TCP
Alguns casos onde o RESET é usado:
Recebimento de um segmento TCP de um dispositivo com o 
qual não possui uma conexão estabelecida (exceto se o SYN 
estiver com o valor um).
Recebimento de uma mensagem com um número de 
sequência ou número de reconhecimento inválido ou 
incorreto, indicando que a mensagem pertence a uma 
conexão anterior ou maliciosa.
Recebimento de uma mensagem SYN em uma porta na qual 
não existe nenhuma aplicação escutando.
 
Protocolo TCP
Recebimento de um segmento RESET:
Se o dispositivo estiver no estado LISTEN, o RST é ignorado 
e ele se mantém neste estado.
Se o dispositivo estiver no estado SYN-RECEIVED e estava 
anteriormente no estado LISTEN (Situação normal em 
servidores), ele retorna para o estado LISTEN.
 
Em qualquer outra situação, o RST faz com que a conexão 
seja abortada e o dispositivo vai para o estado CLOSED para 
esta conexão. O dispositivo vai informar à aplicação que a 
conexão foi fechada.
 
Protocolo TCP
Gerenciamento de conexões ociosas:
A especificação do TCP não prevê nenhuma ação para 
manter conexões ociosas (sem tráfego por longos períodos).
Um dos participantes pode cair e o outro não toma 
conhecimento disso.
Há um acordo entre alguns implementadores de que uma 
conexão ociosa por um longo período deve estar quebrada.
O software do TCP frequentemente possui um mecanismo, 
não oficial, de enviar segmentos nulos periodicamente. Se a 
conexão estiver válida, o parceiro envia o ACK.
Mecanismo conhecido como mensagens de keepalive
 
Protocolo TCP
Finalização de conexões:
No procedimento normal cada lado termina o seu lado da 
conexão enviando uma mensagem FIN (finish).
A mensagem FIN pode vir em um segmento regular que 
carrega dados.
O dispositivo que recebe o FIN responde com um ACK, 
indicando que recebeu o FIN.
A conexão não é considerada terminada até que ambos os 
lados terminem o procedimento de fechamento, enviando um 
FIN e recebendo um ACK. 
 
Protocolo TCP
Cliente Servidor
Estado Inicial Ação Estado futuro Estado Inicial Ação Estado futuro
ESTABLISHED
Depois de solicitado 
pela aplicação, cliente 
envia FIN
FIN-WAIT 1 ESTABLISHED
Servidor em operação 
normal -
FIN-WAIT 1
Cliente espera pelo 
ACK e FIN e pode 
continuar recebendo 
dados
- ESTABLISHED
Recebe o FIN e envia 
o ACK. Informa a 
aplicação e espera 
resposta.
CLOSE-WAIT
FIN-WAIT 1
Recebe ACK e espera 
FIN do servidor FIN-WAIT 2 CLOSE-WAIT
Servidor espera 
aplicação enviar o 
close
-
FIN-WAIT 2
Cliente espera o FIN
- CLOSE-WAIT
Aplicação envia o close 
e servidor envia o FIN LAST-ACK
FIN-WAIT 2 Cliente recebe o FIN e 
envia o ACK
TIME-WAIT LAST-ACK Servidor espera ACK 
do cliente
-
TIME-WAIT Cliente espera um 
período para servidor 
finalizar
-LAST-ACK Servidor ecebe ACK e 
fecha a conexão
CLOSED
TIME-WAIT Timer expira CLOSED CLOSED Conexão é fechada 
no lado do servidor
-
CLOSED Conexão é fechada - CLOSED Conexão é fechada -
 
Protocolo TCP
 
Protocolo TCP
 
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