Definições Básicas para as Camadas OSI

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Modelo ISO-OSI
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Conceitos
Desenvolvido em 1983 pela ISO
Modelo abstrato de redes
Não existe rede implementada exatamente segundo modelo
7 camadas
Redes não necessitam implementar todas as camadas
Cada camada efetua função bem definida
Camadas definidas para minimizar comunicação entre elas
Não detalha serviços
Usado para referência
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Estrutura
Camada presta serviços para camada superior
Camada usa serviços da camada inferior
Camadas de mesmo nível “comunicam-se”
Uma camada apenas toma conhecimento da camada inferior
Interação entre camadas feita por serviços
Divisão de tarefas
Facilita abstração
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Camada Física
Transmissão de sequências de bits sobre meio físico
Especifica 
voltagens ecorrentes 
tempos
conectores e pinagens
meio físico utilizado
aspectos eletrônicos e mecânicos
Domínio da engenharia eletrônica 
Não trata de correção de erros na transmissão
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Camada de Enlace
Organiza sequências de bits em conjuntos de bits chamados frames
Reconhece início e fim de frames
Detecta perdas de frames e requisita retransmissão
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Camada de Rede
Encaminha informação da origem para o destino (roteamento)
Controla fluxo de transmissão entre sub-redes (controle de congestão)
Funções de contabilização
Estabelece esquema único de endereçamento independente da sub-rede utilizada
Permite conexão de sub-redes heterogêneas
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Camada de Transporte
Divide e reagrupa a informação binária em pacotes
Garante a sequência dos pacotes 
Assegura a conexão confiável entre origem e destino da comunicação
Primeira camada que estabelece comunicação origem-destino
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Camada de Sessão
Gerencia sessões de comunicação
Sessão é uma comunicação que necessita armazenar estados
Estados são armazenados para permitir re-estabelecimento da comunicação em caso de queda da comunicação
Ex: Retomar transferências de arquivos
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Camada de Apresentação
Trata da representação dos dados em alto nível
Adoção de sistema padronizado de representação de caracteres 
Adoção de códigos de representação numérica padrão
Compressão de dados
Codificação de dados
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Camada de Aplicação
Aplicações que oferecem os serviços ao usuário final
Unificação de sistemas de arquivos e diretórios
Correio eletrônico
Login remoto
Transferência de arquivos
Execução remota
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Prof Jorge Fortes 
Definições básicas das camadas OSI
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Internet
Início em 1969
Baseado em um conjunto de protocolos onde os mais importantes são o TCP e o IP
Financiado pela ARPA
Objetivos militares
Sem ponto central de coordenação
ARPANET - anos 70
NSFNET - anos 80
Difusão mundial hoje
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Modelo de Camadas
Implementação parcial do modelo ISO-OSI
Apenas 4 camadas
Ethernet - camadas 1 e 2
IP - camada 3
TCP - camada 4
Ftp, Telnet, etc - camadas 5, 6 e 7
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Ethernet
Implementa 2 primeiras camadas do conjunto de protocolos TCP/IP
Protocolo de acesso ao meio mais comum
Transmissão serial 
Baseado em broadcasts
Padronizado (IEEE 802.3)
Placas de rede identificadas por código de 48 bits chamado MAC address gravadas durante sua fabricação
Outros: PPP, X.25, etc
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CSMA/CD
Disciplina compartilhamento do meio de transmissão entre todos os copmutadores 
Carrier Sense Multiple Access / Colision Detect
Verifica meio antes de transmitir
Aguarda tempo aleatório após liberação do meio antes de iniciar a transmissão
Colisão ainda é possível se computadores transmitem simultaneamente e deve ser detectada
Transmissão verificada para detectar corrupção de dados e possível colisão
Retransmissão de dados no caso de colisão
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IP
Internet Protocol
Equivale a camada 3 
Trabalha com apenas com datagramas
Sem controle de erros
Presta serviços de roteamento
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Endereçamento IP
Utiliza 4 bytes
Representação decimal: 200.145.31.1
Classes:
A:0.X.X.X a 127.X.X.X, 128 redes de 16 milhões de computadores
B:128.X.X.X a 191.X.X.X, 16 mil redes de 65 mil computadores
C: 191.X.X.X a 223.X.X.X, 2 milhões de redes de 256 computadores
Endereçamento hierárquico
Rotas decididas em função do número da rede
A
B
C
Rede
Host
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Máscaras de Rede
Utilizado para definir a rede a qual pertence o computador
Máscara típica: 255.255.255.0
255 em binário é 11111111
A rede do computador é obtida a partir de um AND entre o endereço do computador e a máscara 
Se a rede do computador destino for a mesma do computador origem o dado é enviado diretamente para o computador destino através da sub-rede (ethernet)
Se a rede for diferente os pacotes são enviados para o roteador
200.145.31.34
255.255.255.0
200.145.31.3
255.255.255.0
200.145.31.0
200.145.31.0
Mesma Rede!!
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Roteamento
Hierárquico
Utiliza o endereço da rede para determinar a localização dos computadores
O endereço da rede determina a localização do computador na rede
Ex: Se um computador se mover do DEMAC para o CEAPLA ele deve ter seu número IP alterado
Eficiente (Novel não utiliza este tipo de numeração e roteamento hierárquico, portanto é menos eficiente)
Roteamento pode ser estático ou dinâmico
Estático sempre utiliza as mesmas rotas para um determinado endereço
Dinâmico avalia o estado das rotas possíveis para um determinado endereço e escolhe a melhor
Ex: RIP, OSPF, etc
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ARP
Address Resolution Protocol
Relaciona endereços IP e MAC 
Evita que tenha-se que saber detalhes da camada física (sub-rede) e que se tenha de alterar configuração no caso de mudanças na placa de rede
Para descobrir o MAC de um determinado IP faz-se o broadcast solicitando identificação
Todos computadores ouvem e apenas aquele que tiver aquele IP retorna uma resposta
A tabela MAC-IP fica armazenada no computador que solicitou a descoberta
Ex: arp mostra a tabela IP-MAC obtida pelo computador
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DHCP
Dinamic Host Configuration Protocol
Utilizado para configurar o TCP/IP no computador automaticamente, sem intervenção do usuário
Pode configurar IP, DNS, Gateway, etc
Utiliza o MAC para obter um IP do servidor DHCP
Configuração com um tempo de validade (tempo de aluguel)
Configuração é dinâmica pois após o tempo de aluguel ela pode ser alterada
Na nossa rede não utilizamos a configuração dinâmica
Ex: winipcfg
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TCP e UDP
Trabalham sobre o IP
Utilizam os serviços de identificação e roteamento oferecidos pelo IP
Introduzem o conceito de portas para identificar o processo de comunicação no computador origem e destino
Comunicação é feita entre processos de dois computadores e não simplesmente entre dois computadores
Ex: SMTP - porta 25, Telnet - porta 23, etc
Serviços clássicos são definidos pelas well-known ports
Ex: /etc/services lista os serviços e portas
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UDP
User Datagram Protocol
Simplesmente acrescenta as portas ao IP
Oferece serviços de entrega de datagramas (pacotes)
Não cuida do sequenciamento de pacotes
Estaria “entre” a camada 3 e 4, pois não implementa sequenciamento de pacotes
Não implementa checagem e correção de erros (não confiável)
Utilizado eficientemente em redes locais, que já possuem mecanismos de checagem de erros em nível mais baixo
Ex: NFS (Network File System), SNMP
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TCP
Transport Control Protocol
Oferece serviços de transmissão de streams
Fragmenta os streams em pacotes e os entrega a camada IP
Protocolo confiável com checagem de erros
Implementa camada 4
Implementa portas
Mais complexo e mais lento que UDP
Ex: FTP, Telnet, SMTP (mail)
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Serviços
Implementa as camadas 5, 6 e 7
São os aplicativos que interagem com o usuário
Ex: FTP, Telnet, SMTP, NFS, SNMP
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Bibliografia
Tannenbaum, Computer Networks, Prentice-Hall
Arnet et al, Desvendando TCP/IP, Ed. Campus
Comer e Stevens, Internetworking with TCP/IP, Prentice-Hall
Craig, TCP/IP Network Administration, O’Reilly
Cyclades, Guia Internet de Conectividade
man pages UNIX