Arquitetura de Redes de Computadores

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Redes de Computadores
Prof. Rafael A. G. Lima
Aula 2 –Arquitetura de Redes de Computadores
Conteúdo:
Prof. Rafael A. G. Lima
 Arquitetura de Redes de Computadores
 Organizações internacionais de padronização;
 Modelo de referência OSI da ISO;
 Modelo TCP/IP;
 Quadros, pacotes, PDUs e mensagens;
Organizações Internacionais de 
Padronização
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 ISO (International Standards Organization)
 Organização voluntária e independente fundada em 1946, responsável por
diversos padrões. Ex.: Modelo de referência OSI
 ANSI (American National Standards)
 Desenvolve e publica padrões internacionais, incluindo a área de comunicação
digital. Ex.: Padrão ANSI X3T9.5 (FDDI)
 IEEE (Institute of Electrical and Eletronics Engineers)
 Maior organização profissional do mundo na área de publicação de jornais
especializados. Ex.: Padrão 802 para as redes Ethernet
Organizações Internacionais de 
Padronização
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 ITU-T (InternationalTelecommunications Union)
 Antigo CCITT(Comitê Consultivo International de Telegrafia e Telefonia). Foi
criado em 1992 e tem como objetivo formular e propor recomendações para
telecomunicações.
 EIA (Electronic Industries Association)
 Formula padronizações técnicas dentro dos EUA e também contribui com o
CCITT/ITU. Temos como exemplo de padrões definidos pelo EIA os padrões RS-
232 e RS-449, ambos utilizados para a conexão de um roteador a uma interface
de modem.
 TIA (Telecommunications Industry Association)
 O comitê EIA/TIA especifica o sistema de cabeamento estruturado utilizado nas
redes de computadores
Entidades de padronização direcionadas à 
Internet
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 A Internet tem seus próprios mecanismos de
padronização que são bastante diferentes dos adotados
pela ISO. Sendo a Internet uma rede pública mundial e
autônoma baseada em padrões abertos, não existe
nenhuma autoridade central que controle o
funcionamento desta, entretanto, para permitir a
interoperabilidade das diversas redes que compõem a
Internet, várias organizações colaboram no
estabelecimento de padrões e políticas gerais de
operação da rede. Entre essas organizações, destacam-se
a ISOC (The Internet Society), a IAB (Internet Architecture
Board) e a IANA (Internet Assigned Numbers Authority)
Entidades de padronização direcionadas à 
Internet
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 IAB (Internet Architecture Board)
 Grupo de trabalho voluntário, responsável por coordenar os trabalhos de
pesquisa e normalização relacionados à Internet e à arquitetura de rede TCP/IP.
O IAB supervisiona as atividades de dois grupos de trabalho (task forces), o IETF
(Internet Engineering Task Force) e o IRTF (Internet Research Task Force). A seguir
iremos descrevê-los.
 IETF (Internet EngineeringTask Force)
 Grupo de trabalho que identifica ,prioriza e endereça assuntos considerados de
curto prazo, incluindo protocolos, arquitetura e operações de serviços. Os
padrões propostos são publicados na Internet por meio de RFC (Request for
Comments).
 O termo RFC refere-se aos documentos que especificam padrões e serviços
para a Internet e para a arquitetura TCP/IP. É importante o bservar que, antes de
ser concluída e aprovada a RFC é chamada de Internet Draft. As RFCs são
numeradas sequencialmente na ordem cronológica em que são escritas. Quando
um padrão é revisado, as alterações são escritas numa RFC com um novo
número.
Entidades de padronização direcionadas à 
Internet
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 IRTF (Internet ResearchTask Force)
 Grupo de trabalho que trabalha com assuntos estratégicos de longo prazo,
incluindo esquemas de endereçamento e novas tecnologias.
 IESG (Internet Engineering Steering Group)
 Grupo de indivíduos responsáveis por coordenar os esforços dos grupos de
trabalho do IETF (Internet EngineeringTask Force).
Entidades de padronização direcionadas à 
Internet
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 Internic (Internet Network Information Center)
 A InterNIC, até a década de 1990, foi a responsável pela alocação de nomes
de domínio e endereços IP; ou seja, até a década de 1990, os registros de
domínios com extensão .com, .net e .org foram controlados pela InterNIC.
 Obs.: Foi criada em 1998 a ICANN (Internet Corporation for Assigned
Names and Numbers), que assumiu a responsabilidade da InterNIC.
 NIC.br (Núcleo de Informação e Coordenação do Ponto BR)
 Desde 1995, o Registro.br cuida do registro de nomes de domínios, da
administração e da publicação do DNS (Sistema de Nome de Domínios)
para o domínio ".br", além dos serviços de distribuição e manutenção de
endereços Internet.Antes do NIC.br, a FAPESP era responsável.
Modelo de Referência OSI
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 Internation Organization for Standardization – ISO
 Definiu o modelo de referência para os fabricantes conhecidos 
como:
 OSI (Open Systems Interconections)
 Objetivo de padronizar o desenvolvimento de equipamentos e 
facilitar a interconexão dos sistemas.
Modelo de Referência OSI e Modelo TCP/IP
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7 –Aplicação
6 –Apresentação
5 – Sessão
4 –Transporte
3 – Rede
2 – Enlace
1 – Física
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Modelo de Referência OSI Modelo TCP / IP de 5 camadas
Observação: Em algumas literaturas o modelo TCP/IP pode possuir 4 camadas (Interface 
com a Rede, Internet, Transporte e Aplicação) ou 5 camadas.
Na ref. 3, o modelo TCP IP possui as seguintes camadas: Intra-rede, Interface de Rede, 
Inter-rede, Transporte e Aplicação.
Camada 1: Física
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 Camada que está ligada diretamente ao hardware.
 Responsável pelas características físicas, elétricas e mecânicas e de
procedimento para ativar, manter e desativar conexões físicas, para a
transmissão de bits entre entidades de nível de enlace.
 Uma unidade de dados do nível físico consiste em um bit (em uma
transmissão serial) ou n bits (em uma transmissão paralela).
 O protocolo de nível físico dedica-se a transmissão de uma cadeia de bits, se
a transmissão será half-duplex ou full-duplex, como a conexão será
estabelecida e desfeita e quantos pinos terá o conector de rede.
 A função do nível físico é permitir o envio de uma cadeia de bits pela rede
sem se preocupar com o seu significado ou com a forma como esses bits
são agrupados.
 Não é função desse nível tratar problemas como erros de transmissão.
 Ex.: 10-BASE-T, 100-BASE-TX, E1, T1, Modem, Bluetooth, Repetidor, HUB,
Fibra Ótica
Camada 2: Enlace (Link de Dados)
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 Responsável pela detecção de erros da camada física, podendo opcionalmente corrigir
os erros detectados.
 Efetua a entrega ordenada dos quadros.
 O nível de enlace vai assim converter um canal de transmissão não confiável em um canal
confiável para o uso do nível de rede.
 A técnica utilizada para conseguirmos isso é a partição de cadeia de bits a serem enviados
ao nível físico, em quadros, cada um contendo alguma forma de redundância para detecção
de erros.
 Função de criar e reconhecer os limites dos quadros.
 Em geral quase todos os protocolos de nível de enlace incluem bits de redundância em
seus quadros para detecção de erros, mas não a sua correção, uma vez que a detecção e
retransmissão requerem menos bits de redundância do que a correção.
 Outra questão tratada é a de como evitar que o transmissor envie ao receptor mais dados
do que este tem condições de processar. Esse problema é evitado com a utilização de
algum mecanismo de controle de fluxo que possibilita ao transmissor saber qual é o
espaço disponível no buffer do receptor em um dado momento.
 Ex.: Ethernet,Token Ring,ARP, PPP, Frame Relay,ATM,802.11, Switch (layer 2)
Camada 3: Rede
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 Em redes ponto a ponto (parcialmente ligadas) é responsável pelo
endereçamento e encaminhamento de pacotes entre hosts dispostos em
redes diferentes.
 Em redes do tipo difusão, ou com uma única rota, devido à existência de um
único canal, a função principal desse nível torna-se irrelevante.
 Existem duas filosofias quanto ao serviço oferecido pelo nível de redes:
datagrama e circuito virtual
 No serviço de datagrama (não-orientado à conexão) cada pacote (unidade de dados do
nível 3) deve carregar o endereço de destino de forma completa. O roteamento é
calculado toda vez que um pacote tem que ser encaminhado por um nó da rede;
 No serviço de circuito virtual (serviço orientado à conexão) é necessário que o
transmissor primeiramente envie um pacote de estabelecimento de conexão. A cada
estabelecimento é dado um número, correspondente ao circuito, para uso pelos
pacotes subsequentes com o mesmo destino. Os pacotes pertencentes a uma única
conversação nesse caso são dependentes.
 Ex.: IP, IPSec, RIP, OSPF, BGP e MPLS
Camada 4: Transporte
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 Liga as camadas que se preocupam com o meio (1 à 3) com as camadas
que se preocupam com as aplicações (5 à 7)
 Duas funções importantes desse nível são:
 Multiplexação (várias conexões de transporte partilhando a mesma conexão de rede);
 Splitting (uma conexão de transporte ligada a várias conexões de rede) -> têm como
objetivo aumentar a vazão de uma conexão de transporte através do uso de várias
conexões de rede simultaneamente.
 Outras funções: controle de fluxo, controle de sequência fim a fim, detecção e
recuperação de erros fim a fim e a segmentação e blocagem de mensagens.
 Protocolos dessa camada podem trabalhar de dois modos:
 Orientado à conexão
 Realizam verificações e ordenação dos pacotes. Ex.:TCP
 Não orientado à conexão
 Não realizam verificações e ordenação dos pacotes. Ex.: UDP
Camada 5: Sessão
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 Responsável pelo estabelecimento da sessão entre duas
aplicações que se comunicam.
 Principais serviços fornecidos pelo nível de sessão são:
 Gerenciamento de token, controle de diálogo e gerenciamento
de atividades.
 Ex.: Estabelecimento da sessão TCP
Camada 6: Apresentação
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 Responsável pela padronização do formato de dados de forma
que seja legível para a camada de aplicação de outro sistema.
 Realiza transformações adequadas nos dados, como compressão
de textos, criptografia, conversões de padrões de terminais e
arquivos para padrões de rede e vice-versa.
 Ex.:ASCII, MPEG, MP3, UNICODE
Camada 6: Aplicação
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 É a camada mais próxima do usuário.
 Efetua a interface entre o aplicativo e o protocolo de
comunicação.
 Ex.: HTTP, SMTP, POP3, FTP,Telnet, DNS, NFS
Quadro, Pacote, TCP/UDP PDU, Mensagem
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 Quadro (frame):
 É a menor estrutura de informação transmitida através de uma
rede local. Possui o endereço de origem e destino físico (da placa
de rede), toda a estrutura do pacote e o checksum.
 Pacote:
 São transportados no interior dos quadros, possuindo: endereço
de destino, endereço de origem e os dados. (Endereços da
camada 3)
 Observação: O termo pacote em algumas literaturas é chamado de
“datagrama”.
Quadro, Pacote, TCP/UDP PDU, Mensagem
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 PDU (Protocol Data Unit):
 É a informação transportada por um protocolo. O PDU do
TCP geralmente é denominado segmento TCP e o PDU do
UDP geralmente denominado datagrama UDP.
 Mensagem:
 É a informação da camada de Aplicação do Modelo TCP/IP.
 Observação: O termo PDU também pode ser utilizado para identificar a
informação transportada por protocolos de outras camadas.
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Quadro, Pacote, TCP/UDP PDU, Mensagem
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Exercícios
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1. Faça um resumo em tópicos das funções de cada camada do modelo
TCP/IP adotado no livro de referência abaixo. Deve consultar este slide
como material complementar.
2. Explique a diferença entre comutação por pacotes e por circuito.
3. Faça um resumo sobre a história da Internet.
4. Faça um resumo sobre Encapsulamento e Desencapsulamento.
Utilize a Referência:
Capítulo 1 – Introdução
FOROUZAN, B. A. Redes de Computadores. Porto Alegre: McGraw-Hill, 2013.
Outros Exercícios
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1. Quais são as camadas do modelo de referência OSI. Cite algumas funções de cada
camada.
2. Qual camada do modelo OSI é responsável pelo roteamento dos pacotes na rede?
3. A camada de rede da Internet usa Datagrama ou Circuito Virtual (CV)?
4. Quais outras redes utilizam Circuito Virtual?
5. Quando cai um link de CV o que precisa ser feito para restabelecer a comunicação? E
no caso da Internet?
6. Qual a organização é responsável pela publicação dos padrões utilizados na Internet
(RFCs)?
7. Qual organização internacional é responsável pela alocação de endereços IP? E no Brasil?
8. Defina o que é encapsulamento e explique utilizando o conceito de quadros, pacotes,
segmento TCP e mensagem.
9. Faça uma breve comparação entre as arquiteturas OSI e Internet TCP/IP.
10. Pesquise sobre o protocolo RTP.