RC_Introdução aos Modelos OSI e TCPIP de Interconexão_150323

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Introdução aos modelos OSI e TCP/IP de interconexão de Redes de Computadores
Redes de Computadores
FTEC 1o. semestre 2015
1
Sumário
Histórico redes
Revisão de Tópicos de Transmissão de Sinais
Modelo de Referência ISO/OSI (slide 40)
Modelo TCP/IP (slide 68)
Níveis das Arquiteturas OSI e TCP/IP
estrutura/conceitos
funções
protocolos
2
3
Histórico redes
1837 Telégrafo Morse
1876 Telefone Bell
1885-1889 Rádio experimentos Hertz
1920 radio difusão
1928 televisão
1927 teoria de Nyquist
1928 telex
1929 cabo coaxial
1946 Eniac
1947 telefone celular
1951 DDD
1957 satélite
1959 rede antiaérea EUA e sistema passagens aéreas
1969 Arpanet (comutador eletrônico – multiplexador – modem)
1970-1980 redes proprietárias (SNA, Decnet, BNA, etc.)
1972 Ethernet (Xerox)
1976 TCP/IP
1984 OSI
Fonte: Cabeamento de Rede, 2010, Shimonski
Modelo de Comunicação
Origem
Gera dados a serem transmitidos
Transmissor
Converte os dados em sinais transmissíveis
Sistema de Transmissão
Transmite os sinais via os meios de transmissão
Receptor
Converte os sinais recebidos em dados
Destino
Trata os dados recebidos
4
Modelo - Diagrama
5
Comunicação
Utilização do sistema de transmissão
Interfaceamento
Geração de Sinais
Sincronização
Detecção e correção de erros
Endereçamento e roteamento
Formatação das mensagens
Segurança
Gerenciamento da rede
6
Modelo de Comunicação - Sinais
7
A Rede
Ligações ponto-a-ponto nem sempre são práticas
distância entre os dispositivos
grande número de dispositivos interconectados
Rede de comunicação 
8
Modelo de Rede
9
Wide Area Networks - WANs
Grande áreas geográficas
Rede pública de comunicação
Híbrida = redes pública + redes privada
Tecnologias
Redes de Comutação de Circuitos
Redes de Comutação de Pacotes
Frame relay
Asynchronous Transfer Mode (ATM)
10
Local Area Networks - LANs
Distâncias geográficas pequenas
Usualmente privadas
Alta taxa de transferência de dados (Mbps)
Tecnologias
Ethernet, Fast Ethernet, GigaEthernet
Token Ring
ATM
11
Protocolos x Modelo de Comunicação
12
13
Arquitetura de Protocolos
14
14
Arquitetura de Protocolos
Encapsulamento
Segmentação e Blocagem
Controle de Conexão
Entrega ordenada
Controle de Fluxo
Controle de Erro
Endereçamento
Multiplexação
Serviços de Transmissão
15
Encapsulamento
Adição de informações de controle aos dados
informações de endereçamento
informações para detecção de erro
informações de controle do protocolo
16
Segmentação
Blocos de dados estão fora dos limites
Mensagens do nível de aplicação são grandes
Pacotes de redes devem ser pequenos
Divir um pacotes em vários é segmentação (ou fragmentação no TCP/IP)
blocos ATM (células) tem 53 bytes
blocos Ethernet (frames) tem 1500 bytes
17
Por que Fragmentar?
Vantagens
controle de erro mais eficiente
igualdade no acesso aos recursos da rede
atraso menor
bufferes menores para envio/recepção
Desvantagens
Overheads
aumenta as interrupções no receptor
mais tempo de processamento
18
Controle de Conexão
Estabelecimento da conexão
Transferência de dados
Encerramento da conexão
Gerencimamento de resets ou perda da conexão
Números de seqüência usados para
entrega ordenada
controle de fluxo
controle de erro
19
Connection Oriented Data Transfer
20
Entrega Ordenada
Pacotes passam por diferentes redes até chegar ao destino
Pacotes podem chegar fora de ordem
Número sequecial permite a ordenação dos pacotes
21
Controle de Fluxo
Executado pela entidade receptora
Limita a quantidade ou a taxa de transferência dos dados 
Stop and wait
Sistema de créditos
Sliding window
22
Controle de Erros
Controla perdas e erros de transmissão
Detecção de erros
A origem insere bits para detecção de erros
O receptor verifica a ocorrência de erros
Se está OK, aceita o pacote (acknowledge)
Se tem erros, descarta o pacote
Retransmissão
Se o reconhecimento não chegar a origem em tempo, retransmite o pacote. 
Executado em vários níveis
23
Endereçamento
Nível do Endereçamento
Escopo do Endereçamento
Identificadores de Conexão
Modo de Endereçamento
24
Nível do Endereçamento
Nível na arquietura em uso na entidade
Endereço único para cada sistema (hosts) e roteadores
Endereço de nível de rede
Endereço IP (TCP/IP)
NSAP - Network service access point (OSI)
Processos dentro do sistema
Número da porta (TCP/IP)
SAP - Service access point (OSI)
25
Conceitos de Endereço
26
Escopo do Endereçamento
Endereço global único
Existe somente um sistema com endereço X
Aplicabilidade global
Em qualquer sistema é possível identificar qualquer outro sistema pelo seu endereço global
O endereço X identifica um sistema vísivel de qualquer lugar da rede
Exemplo: Endereços MAC em redes IEEE 802 
27
Identificadores de Conexão
Transferência de dados em conexões orientadas (circuitos virtuais - virtual circuits)
Aloca um nome de conexão durante a fase de transferência
Reduz overhead pois os identificados de conexões são menores do que os endereços globais
Roteamento pode ser fixado e identificado pelo nome da conexão
Entidades podem desejar multiplas conexões - multiplexação
Informação de estado (status)
28
Modos de Endereçamento
Usualmente um endereço refere-se a um único sistema
Unicast
Pode endereçar todas as entidades dentro de um domínio
Broadcast
Pode endereçar um subconjunto de entidades dentro de um domínio
Multicast
29
Multiplexação
Suporte a múltiplas conexões em uma máquina
Mapeamento de múltiplas conexões de um nível e uma conexão de outro nível
30
Serviços de Transmissão
Prioridade
controle de mensagens
Quality of service (QoS)
throughput mínimo aceitável
retardo máximo aceitável
Segurança
restrições de acesso
31
Problema: Crise na comunicação de dados no final dos Anos 70
crescimento da comunicação de dados entre redes de computadores
cada fabricante com um sistema proprietário de interconexão
praticamente impossível a interconexão entres estes equipamentos
Solução: Modelo OSI de Interconexão
A idéia básica foi a criação de um sistema aberto (Open Systems
Interconnection - OSI) onde a comunicação pudesse ser feita entre
 computadores de diferentes fabricantes e arquiteturas. 
A ISO (International Standard Organization) criou um modelo
 de referência para sistemas abertos, conhecido como
 Modelo de Referência ISO/OSI. 
Modelo OSI de Interconexão 
32
Modelo de Referência OSI
Princípios:
nível tem funções bem definidas e diferenciadas
números de níveis suficientes para conter as funções distintas sem sobrecaga ou redundância
arquitetura para interoperabilidade de sistemas heterôgeneos
33
Conceitos
Especificação de protocolos
operam entre o mesmo nível entre dois sistemas
pode envolver diferentes sistemas operacionais
a especificação deve ser precisa 
no formato das unidades de dados
na semântica de todos os campos
Definição de Serviço
descrição do que é provido
Endereçamento
referenciado pelos SAPs (Service Access Points)
34
Serviço Orientado à Conexão
35
Serviço Não Orientado à Conexão
36
Serviços Confirmados
service.request
service.indication
service.confirm
service.response
37
Serviços Não Confirmado
service.request
service.indication
38
Processos de aplicação, conexões e sistemas
39
Arquitetura de uma máquina do sistema
40
Interfaces
interface de serviço
interface peer-to-peer (semelhante-para-semelhante)
entidade Protocolo 
41
OSI 
Open System Interconnection
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Redes
Enlace
Físico
Transferência de Arquivos, E-mail, etc (dados)
Sixtaxe Abstrata, Sintaxe de Contexto (dados)
Estabelecimento e Gerência da Conexão (dados)
Comunicação fim-a-fim (segmento)
Roteamento, endereçamento,... (pacote)
Comunicação ponto a ponto... (frame)
Transmissão de sinais elétricos (bit)
42
4
2
3
5
6
7
1
Modelo OSI
43
Modelo OSI de Interconexão - Modelo de 7 camadas
44
O Ambiente OSI
45
Fluxo de Informações
46
Framework OSI
47
N + 1
N
N - 1
SAP
SAP
N + 1
N
N - 1
SAP
SAP
Protocolo N + 1
Protocolo N
Protocolo N - 1
Framework ...
48
Níveis OSI 
Físico
dispositivos entre interfaces físicas
mecânica
elétrica
funcional
procedural
Enlace
ativação, manutenção e desativação de um enlace confiável
detecção e controle de erro
49
Níveis ...
Rede
informações de transporte
níveis superiores não necessitam conhecer a tecnologia subjacente
Transporte
transporte de dados entre sistemas fim-a-fim
controle de erro
sequenciamento
controle de fluxo
QoS
50
Níveis ...
Sessão
Controle de diálogos entre aplicações
Sincronização
Recuperação de falhas
Apresentação
Codificação e formatação de dados
Compressão de dados
Criptografia
Aplicação
X.500, X.400, FTAM, CMISE (CMIP), ...
51
Camadas 1 a 3 do modelo OSI
· Física - o que acontece no fio - codificando os bits, características
elétricas ou ópticas, configuração de pinos, conectores e outros
componentes de hardware,
 
· Enlace (Link) - gerência a transferência de dados entre duas ou
mais entidades conectadas por um único enlace (link) ou salto.
Interface de serviço pode ser CO ou CL. Pode ou não ser confiável.
 (X.25 Level 2, IEEE 802.x) 
· Rede - Transfere dados através de uma rede. Inclui a comutação
(ie, vc), roteamento, controle de congestionamento, endereçamento
 de redes WAN. (endereçamento IP, IP/ICMP, X.25 Level 3,
 ATM, BGP, OSPF) 
52
· Transporte - Gerência o processo para transferir dados fim a fim. 
Interface de Serviço Sem conexão (UDP) ou Orientado a 
Conexão(TCP). 
. Sessão - convenções para sessões. Por exemplo, checkpointing,
half ou full-duplex, segurança
. Apresentação - convenções sintáticas para comunicação entre 
aplicações, regras para codificações e formatos de arquivo. 
. Aplicação - São definidas funções de gerenciamento e mecanismos
 genéricos que servem de suporte a aplicações distribuídas.
Camadas 4 a 7 do modelo OSI
53
Transferência de Dados entre Camadas
54
Modelo OSI -Cabeçalhos
55
Modelo OSI - Frame
56
Comparação de Modelos de Interconexão
57
Protocolos
58
Mais Protocolos
59
Modelo TCP/IP
Arquitetura de protocolos comercialmente dominante
Especificada e extensivamente utilizada antes da OSI
Desenvolvida por pesquisadores do departamento de defesa
Usada na Internet
60
Pilha TCP/IP de Protocolos
61
Arquitetura TCP/IP
Nível de Aplicação
Comunicação entre processos de aplicação
Nível de Transporte
Transmissão de dados fim-a-fim
Pode incluir mecanismos de confiabilidade (TCP)
Suprime detalhes dos níveis inferiores
Nível de Rede
Rotemamento de pacotes
Interface entre o sistema e a rede
62
PDUs noTCP/IP
63
Protocolos de Aplicação TCP/IP
64
Modelo OSI x TCP/IP
65
Modelo TCP/IP
Aplicação
Tranporte
Internetwork
Host to Network
FTP Telnet HTTP
TCP UDP
IP
Ethernet Ponto-a Fast E.
 Ponto 
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
66
Pacote nível 1 (física/enlace) do TCP/IP
67
Pacote nível 2 (rede) TCP/IP
68
Pacotes da camada 1, 2 e 3 do TCP/IP
69
Modelo TCP/IP de 5 camadas
 Ethernet
V24, V35, G703
Física (bit)
Enlace (frame)
Rede (datagrama)
Transporte (segmento)
Aplicação (dados)
5
4
3
2
1
70
OSI
Unix
NetWare
Apple
LAN Manager
Application
Network File System (NFS)
Netware Control Protocol
AppleShare
Server Message Blocks
Presentation
AppleTalk Filing Protocol (AFP)
Session
Telnet
FTP
SMTP
SNMP
Named Pipes
NetBIOS
ASP
ADSP
ZIP
PAP
NetBIOS
Named Pipes
Transport
TCP
UDP
SPX
ATP
NBP
AEP
RTMP
NetBEUI
Network
IP
IPX
Datagram Delivery Protocol (DDP)
Data-Link
LAN Drivers
LAN Drivers
LAN Drivers
LAN Drivers
Media Access Control
ODI
NDIS
LocalTalk
EtherTalk
NDIS
Physical
Physical
Physical
Physical
Physical