Network technologies

A Internet

Para enviar dados entre um dispositivo na rede local e outro dispositivo de outra LAN, é necessária uma forma padronizada de comunicação, pois as redes locais podem usar diferentes tipos de tecnologias. Essa necessidade levou ao desenvolvimento do endereçamento IP e dos muitos protocolos IP para comunicação pela Internet, que é um sistema global de redes de computadores interconectadas. (As LANs também podem usar o endereçamento IP e os protocolos IP para comunicar-se dentro de uma área local, embora o uso de endereços MAC baste para a comunicação interna). Antes de falar sobre o endereçamento IP, falaremos a seguir sobre alguns elementos básicos da comunicação pela Internet, como roteadores, firewalls e provedores de serviços de Internet.

Roteadores

Para encaminhar pacotes de dados de uma LAN à outra pela Internet, deve ser usado um equipamento de rede chamado ‘roteador de rede’. Um roteador encaminha informações de uma rede para outra, com base em endereços IP. Ele encaminha apenas os pacotes de dados que precisem ser enviados a outra rede. O uso mais comum de um roteador é na conexão de uma rede local à Internet. Antes, os roteadores eram denominados gateways.

Firewalls

Um firewall é projetado para evitar o acesso não-autorizado de/para uma rede privada. Os firewalls podem ser implementados como hardware e software, ou combinando ambos. Os firewalls são freqüentemente usados para evitar que usuários não-autorizados da Internet tenham acesso a redes particulares conectadas à Internet. As mensagens que entram ou saem da Internet atravessam o firewall, que examina cada mensagem e bloqueia as que não cumprem os critérios especificados de segurança.

 

Conexões à Internet

Para conectar uma LAN à Internet, é necessário estabelecer uma conexão de rede através de um provedor de serviços de Internet (ISP). Na conexão com a Internet, são usados termos como upstream e downstream. Upstream significa a velocidade de transferência com que os dados podem ser transferidos do dispositivo para a Internet; por exemplo, quando o vídeo é enviado de uma câmera de rede. Downstream é a velocidade de transferência para baixar arquivos; por exemplo, quando o vídeo é recebido por um PC de monitoramento. 

 

Na maioria das situações, por exemplo, um laptop conectado à Internet, a velocidade de download de informações da Internet é a mais importante a ser considerada. Em uma aplicação de vídeo em rede com uma câmera de rede em uma localidade remota, a velocidade de upstream é mais relevante, pois os dados (vídeo) da câmera de rede serão enviados à Internet.

Endereçamento IP

Qualquer dispositivo que deseje se comunicar com outros dispositivos pela Internet deve ter um endereço IP exclusivo e apropriado. Os endereços IP são usados para identificar os dispositivos que enviam e que recebem. Atualmente, há duas versões de IP: IP versão 4 (IPv4) e IP versão 6 (IPv6). A principal diferença entre a duas é que um endereço IPv6 é mais longo (128 bits, contra os 32 bits de um endereço IPv4). Os endereços IPv4 são os mais comuns hoje em dia.

Endereços IPv4

Os endereços IPv4 são agrupados em quatro blocos, cada um separado por um ponto. Cada bloco representa um número entre 0 e 255; por exemplo, 192.168.12.23. Alguns blocos de endereços IPv4 foram reservados exclusivamente para uso privado. Esses endereços IP privados são de 10.0.0.0 a 10.255.255.255, 172.16.0.0 a 172.31.255.255 e 192.168.0.0 a 192.168.255.255. Esses endereços podem ser usados apenas em redes privadas e não podem ser encaminhados através de um roteador para a Internet. Todos os dispositivos que desejarem se comunicar pela Internet devem ter seu próprio endereço IP público. Um endereço IP público é um endereço designado por um provedor de serviços de Internet. Um ISP pode designar um endereço IP dinâmico, que pode mudar durante uma sessão, ou um endereço estático, normalmente cobrado por mês.

Ports

O número de uma porta define um determinado serviço ou uma determinada aplicação para que o servidor receptor (por exemplo, uma câmera de rede) saiba como processar os dados recebidos. Quando um computador envia dados relacionados a uma aplicação específica, é normal que ele acrescente automaticamente o número da porta a um endereço IP sem que o usuário saiba.

Os números de portas podem variar de 0 a 65535. Algumas aplicações usam números de portas previamente designados a elas pela Autoridade de Números Designados da Internet (Internet Assigned Numbers Authority, IANA). Por exemplo, um serviço da Web através de HTTP é normalmente relacionado à porta 80 de uma câmera de rede.

Criando endereços IPv4

Para que uma câmera de rede ou um codificador de vídeo funcione em uma rede IP, é necessário atribuir a ele(a) um endereço IP. Um endereço IPv4 para um produto de vídeo em rede da Axis pode ser criado principalmente de duas maneiras: 1) automaticamente, usando o DHCP (Protocolo de Configuração Dinâmica de Host), e 2) manualmente, digitando um endereço IP estático na interface do produto de vídeo em rede, uma máscara de sub-rede e o endereço IP do roteador padrão, ou usando um software de gerenciamento como o AXIS Camera Management.

O DHCP gerencia um grupo de endereços IP, que podem ser atribuídos dinamicamente a uma câmera de rede/um codificador de vídeo. A função do DHCP é freqüentemente realizada por um roteador de banda larga, que, por sua vez, recebe seus endereços IP de um provedor de serviços de Internet. Usar um endereço dinâmico de IP significa que o endereço IP de um dispositivo de rede pode mudar de um dia para o outro. Com endereços IP dinâmicos, recomenda-se que os usuários registrem um nome de domínio (por exemplo, www.minhacamera.com) para o produto de vídeo em rede em um servidor de DNS (Sistema de Nomes de Domínios) dinâmico, que pode sempre relacionar o nome de domínio do produto a qualquer endereço IP atribuído a ele no momento.

 

Usar o DHCP para criar um endereço IPv4 funciona da seguinte forma. Quando uma câmera de rede/um codificador de vídeo entra no ar, ele(a) envia uma consulta solicitando a configuração a um servidor de DHCP. O servidor de DHCP responde com um endereço IP e uma máscara de sub-rede. O produto de vídeo em rede pode, então, atualizar um servidor de DNS dinâmico com o seu endereço IP atual para que os usuários possam ter acesso ao produto utilizando um nome de domínio.

Com o AXIS Camera Management, o software pode encontrar e criar automaticamente endereços IP e exibir o estado da conexão. O software também pode ser usado para atribuir endereços IP estáticos particulares aos produtos de vídeo em rede da Axis. Isso é recomendado quando um software de gerenciamento de vídeo for usado para acessar os produtos de vídeo em rede. Em um sistema de vídeo em rede com possivelmente centenas de câmeras, um software como o AXIS Camera Management é necessário para gerenciar o sistema de maneira eficaz.

NAT (Network Address Translation, Conversão de Endereço de Rede)

Quando um dispositivo de rede com um endereço privativo de IP quer enviar informações via Internet, ele precisa fazer isso usando um roteador que ofereça suporte à NAT. Ao usar esta técnica, o roteador pode transformar o endereço privativo de IP em um endereço público de IP sem o conhecimento do host remetente

Encaminhamento de portas

Para ter acesso pela Internet às câmeras localizadas em uma LAN privada, o endereço IP público do roteador deve ser usado junto com o respectivo número de porta da câmera de rede/codificador de vídeo na rede privada. Como um serviço da Web através de HTTP é normalmente mapeado para a porta 80, o que acontece quando há várias câmeras de rede/codificadores de vídeo usando a porta 80 para HTTP em uma rede privada? Em vez de alterar o número da porta HTTP padrão em cada produto de vídeo em rede, é possível configurar um roteador para associar um número de porta HTTP exclusivo ao endereço IP de um produto de vídeo em rede específico e a uma porta HTTP padrão. Esse processo se chama ‘encaminhamento de portas’.

O encaminhamento de portas funciona da seguinte maneira. Os pacotes de dados recebidos chegam ao roteador através do endereço IP público (externo) do roteador e através de um número de porta específico. O roteador é configurado para encaminhar todos os dados que entrarem em um número de porta predefinido para um dispositivo específico no lado da rede privada do roteador. Então, o roteador substitui o endereço do remetente pelo seu próprio endereço IP privado (interno). O cliente receptor vê os pacotes como se fossem provenientes do roteador. O inverso acontece com os pacotes de dados enviados. O roteador substitui o endereço IP privado do dispositivo de origem pelo endereço IP público do roteador antes que os dados sejam distribuídos pela Internet.

Graças ao encaminhamento de portas no roteador, as câmeras de rede com endereços IP privados em uma rede local podem ser acessadas pela Internet. Nesta ilustração, o roteador sabe encaminhar os dados (solicitação) que chegam à porta 8032 para uma câmera de rede cujo endereço IP privado é 192.168.10.13, porta 80. Então, a câmera de rede pode começar a enviar imagens de vídeo.

O encaminhamento de portas é normalmente realizado com a configuração do roteador em primeiro lugar. Roteadores diferentes têm maneiras diferentes de realizar o encaminhamento de portas, e há sites como o www.portfoward.com que oferecem instruções passo-a-passo para diferentes roteadores. Normalmente, o encaminhamento de portas requer o uso da interface do roteador em um navegador de Internet, a digitação do endereço IP público (externo) do roteador, e um número exclusivo de porta que, então, é correlacionado ao endereço IP interno do produto de vídeo em rede específico ao seu número de porta da aplicação. Para facilita a tarefa de encaminhamento de portas, a Axis oferece o recurso de travessia de NAT em muitos dos seus produtos de vídeo em rede. A travessia de NAT tenta automaticamente configurar o mapeamento de portas em um roteador de NAT na rede utilizando UPnP™. Na interface do produto de vídeo em rede, os usuários podem inserir manualmente o endereço IP do roteador de NAT. Se um roteador não for manualmente especificado, o produto de vídeo em rede procurará automaticamente roteadores de NAT na rede e selecionará o roteador padrão. Além disso, o serviço selecionará automaticamente uma porta HTTP se nenhuma for inserida manualmente.

Os produtos de vídeo em rede da Axis permitem o encaminhamento de portas através da travessia de NAT.

Endereços IPv6

Um endereço IPv6 é escrito em notação hexadecimal, com dois-pontos subdividindo o endereço em oito blocos de 16 bits cada um; por exemplo, 2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847.

As principais vantagens do IPv6, além da disponibilidade de um enorme número de endereços IP, estão a possibilidade de permitir que um dispositivo configure automaticamente seu endereço IP usando seu endereço MAC. Para comunicação pela Internet, o host solicita e recebe do roteador o prefixo necessário do bloco de endereços públicos e outras informações. O prefixo e o sufixo do host são usados para que o DHCP para alocação do endereço IP e a configuração manual de endereços IP não sejam mais necessários com o IPv6. O encaminhamento de portas também não é mais necessário. Outras vantagens do IPv6 são a renumeração para simplificar a comutação de redes corporativas inteiras entre provedores; roteamento mais veloz, criptografia ponto a ponto de acordo com a IPSec, e conectividade através do mesmo endereço em redes variáveis (IPv6 Móvel).

Um endereço IPv6 é indicado entre colchetes em uma URL, e uma porta específica pode ser endereçada da seguinte maneira: http://[2001:0da8:65b4:05d3:1315:7c1f:0461:7847]:8081/

Para configurar um endereço IPv6 em um produto de vídeo em rede da Axis, basta marcar uma caixa de seleção para ativar o IPv6 no produto. Então, o produto receberá um endereço IPv6 de acordo com a configuração no roteador de rede.

Protocolos de transporte de dados para vídeo em rede

O Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) e o Protocolo de Datagramas de Usuário (UDP) são os protocolos IP usados para enviar dados. Esses protocolos de transporte atuam como transportadores para muitos outros protocolos. Por exemplo, o HTTP (Protocolo de Transferência de Hipertexto), usado para navegar por páginas da Web em servidores de todo o mundo através da Internet, é transportado pelo TCP.

TCP provides a reliable, connection-based transmission channel. It handles the process of breaking large chunks of data into smaller packets and ensures that data sent from one end is received on the other. TCP’s reliability through retransmission may introduce significant delays. In general, TCP is used when reliable communication is preferred over transport latency.

O UDP é um protocolo sem conexão e não garante a entrega dos dados enviados, deixando todo o mecanismo de controle e a verificação de erros a cargo do próprio aplicativo. O UDP não realiza nenhuma transmissão dos dados perdidos e, portanto, não introduz mais atrasos.

Protocolo Protocolo de Transporte Porta Uso comum Uso para vídeo em rede
FTP (File Transfer Protocol) TCP 21 Transferência de arquivos pela Internet / intranets Transferência de imagens ou vídeo por uma câmera de rede/um codificador de vídeo para um servidor de FTP ou um aplicativo
SMTP (Send Mail Transfer Protocol TCP 25 Protocolo par envio de mensagens de email Uma câmera de rede/um codificador de vídeo pode enviar imagens ou notificações de alarme usando seu cliente de email interno.
HTTP (Hyper Text Transfer Protocol TCP 80 Usado para navegar na Web, ou seja, para acessar páginas de servidores da Web. A maneira mais comum de transferir imagens de vídeo por uma câmera de rede/um codificador de vídeo onde o dispositivo de vídeo em rede funciona essencialmente como um servidor de Web, disponibilizando o vídeo para o usuário ou servidor de aplicativos solicitante.
HTTPS (Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer) TCP 443 Usado para acessar páginas da Web utilizando de maneira segura a tecnologia de criptografia Transmissão segura de vídeo por câmeras de rede/codificadores de vídeo.
RTP (Real Time Protocol) UDP/TCP Não definido Formato padronizado de pacotes RTP para distribuição de áudio e vídeo pela Internet — muitas vezes usados em sistemas de mídia por fluxo contínuo ou videoconferência Uma maneira comum de transmitir vídeos em rede nos formatos H.264/MPEG, e para sincronizar vídeo e áudio, pois o RTP numera seqüencialmente e registra a data e a hora dos pacotes de dados, permitindo que esses pacotes sejam remontados na seqüência correta. A transmissão pode ser realizada ou em unicast ou em multicast.
RTSP (Real Time Streaming Protocol) TCP 554 Usado par criar e controlar sessões multimídia através de RTP

 

Protocolos e portas TCP/IP comuns usados para vídeo em rede.

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