Aula 2 - Modelo de Camadas

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Redes de Computadores 
Prof. Me. Anderson Bessa da Costa 
 
 
 
Modelo de Camadas 
Objetivos 
n  Aprender sobre os modelos de rede organizados em 
camadas; 
n  Identificar as camadas de rede dos modelos OSI e 
TCP/IP, e para cada uma delas especificar: 
n  Qual seu objetivo? 
n  Que tipo de dados é operado? 
n  Quais serviços são oferecidos para as camadas superiores? 
n  Identificar as diferenças entre o modelo OSI e o 
modelo TCP/IP 
Roteiro 
n  Modelo de Rede 
n  Modelo OSI 
n  Modelo TCP/IP 
n  Comparação OSI x TCP/IP 
Modelos de Rede 
n  Exemplo simplificado da complexidade do envio de uma 
mensagem 
Modelos de Rede 
n  O envio de uma mensagem é uma tarefa muito complicada para 
uma aplicação 
n  Para que uma mensagem chegue ao destino são necessários 
processamentos na origem, no destino e em n nós intermediários; 
n  São necessários vários processamentos com objetivos distintos. 
Separá-los facilita a implementação e controle dos procedimentos; 
n  A mensagem só chega ao destino se existe um acordo entre 
origem, destino e intermediários sobre formatos de mensagens, 
regras de processamentos necessidade de padronização 
considerando todas as etapas de processamento da mensagem; 
n  No caminho origem-destino as tecnologias de transmissão podem 
variar regras de processamento e devem se adaptar; 
n  Conclusão: necessidade de modelos e padrões para comunicação 
entre máquinas; 
Roteiro 
n  Modelo de Rede 
n  Modelo OSI 
n  Modelo TCP/IP 
n  Comparação OSI x TCP/IP 
Modelo OSI 
n  ISO (International Standards Organization) definiu 
um modelo de referência: OSI 
n  Open System Interconnection; 
n  Data: 1977 
n  Motivação: 
n  Interconexão dos computadores de fabricantes distintos; 
 
n  Objetivo: 
n  Necessidade de padronização das redes de comunicação; 
Modelo OSI 
n  Estrutura a rede como um conjunto de camadas 
hierárquicas; 
n  A estrutura proposta é composta por 7 camadas; 
n  A arquitetura da rede é formada por níveis, interfaces 
e protocolos: 
n  Cada nível oferece um conjunto de serviços para o nível 
superior; 
n  A comunicação entre cada nível ocorre através de uma 
interface bem definida; 
Modelo de camadas OSI 
Modelo de camadas OSI 
Modelo OSI 
n  Diretivas: 
n  A definição das interfaces, serviços e 
protocolos para cada camada facilita o 
desenvolvimento de padrões; 
n  Não define a arquitetura de uma rede: 
n  Não especifica com exatidão como e quais 
s e r v i ç o s e p r o t o c o l o s d e v e m s e r 
implementados; 
n  Publica novos padrões internacionais distintos 
que definem os serviços e protocolos das 
camadas; 
Modelo OSI 
n  Cuidado: 
n  O fato de dois sistemas distintos seguirem 
o OSI não garante que eles possam trocar 
informações entre si; 
Modelo OSI 
n  Objetivo: 
n  Definir um esquema conceitual que permita 
o trabalho ser desenvolvido de forma 
produtiva e independente para cada uma 
das camadas; 
n  DIZER O QUE FAZER E NÃO COMO 
FAZER; 
n  Explicita o que cada camada deve fazer; 
Modelo OSI 
n  O que NÃO é objetivo da OSI: 
n  Especificar como os serviços e protocolos 
d e c a d a c a m a d a d e v e m s e r 
implementados; 
n  Ser uma especificação de implementação; 
n  Ser base para conformar implementações 
já existentes; 
Modelo OSI 
Vantagens: 
•  Isolar funções e reduzir a 
complexidade; 
•  Camadas independentes; 
•  Padronizar as interfaces de 
comunicação entre as camadas; 
•  Facilitar o desenvolvimento e 
depuração; 
•  Conectar sistemas abertos 
(independente de fabricante); 
•  Acelerar a evolução; 
•  Simpl i f i car o ens ino e o 
aprendizado; 
Modelo OSI 
n  Desvantagens: 
n  Não garante em 100% a interoperabilidade entre 
produtos de fabricantes distintos; 
n  Overhead de cabeçalho; 
n  Pode existir duplicação de funções entre camadas 
– E x : g e r e n c i a m e n t o d e á r e a s p a r a 
armazenamento temporário (buffers), tratamento 
de erro, etc; 
n  Re la t i va d i f i cu l dade e i ne f i c i ênc i a de 
implementação – muitas aplicações demandam 
protocolos específ icos, sendo mais fáci l 
implementar em único nível; 
Modelo OSI 
Modelo OSI 
Modelo OSI 
Camada Física 
n  Responsável pela transmissão e 
representação dos bits através de 
um canal de comunicação (nível 
elétrico, mecânicos, duração do 
sinal, codificação); 
n  Definir a forma e o nível dos 
pulsos óticos em uma rede com 
fibra ótica; 
n  D e f i n i r a m e c â n i c a d o s 
conectores e função de cada 
circuito do conector; 
Camada Física 
n  Unidade de transmissão: bits 
n  Ex. de padrões do nível físico: 
EIA-232-F (antigo RS-232), ITU 
X.21, V.90, V.45 
n  Dispositivo de rede: repetidor, 
hub 
Camada Física 
n  Cabe ao projetista de um 
protocolo que atue na camada 
física: 
n  Decidir como representar 0’s e 1’s; 
n  Definir o intervalo de sinalização; 
n  Tipo de transmissão (full duplex, half 
duplex, simplex); 
n  Definir como a conexão será 
estabelecida e encerrada; 
n  Definir quantos pinos terá o conector 
da rede e quais seus significados; 
n  Outros detalhes e quais seus 
significados; 
n  Nível físico não deve preocupar 
com os possíveis erros de 
transmissão; 
Camada de Enlace 
n  Objetivos: 
n  Transformar o meio de comunicação bruto 
numa linha livre de erros de transmissão; 
n  Detectar e opcionalmente corrigir erros de 
transmissão no nível físico; 
n  Implementar a divisão dos dados em 
quadros (frames); 
n  Delimitar início e fim dos quadros; 
n  Implementar o controle de fluxo; 
n  Controlar o acesso ao meio em redes 
locais; 
n  Ex: de padrões que atuam no nível de 
enlace: IEEE 802.3, IEEE 802.5, ANSI 
X3T9.5, SLIP/PPP, HDLC; 
n  Dispositivo de rede: switch, bridge, 
placa de rede; 
101101101 101110001 
Camada de Rede 
n  Fornecer ao nível de transporte uma 
i n d e p e n d ê n c i a q u a n t o a 
considerações de chaveamento e 
r o t e a m e n t o a s s o c i a d o s a o 
estabelecimento e operação de uma 
conexão (encaminhamento de 
pacotes origem -> destino); 
n  Categoria de Serviços: 
n  Datagrama (não orientado a conexão); 
n  Circuito Virtual (orientado a conexão); 
 
Camada de Rede 
n  Datagrama: 
n  Não orientado a conexão 
n  Não confiável 
n  Não garante que os 
p a c o t e s c h e g a r ã o 
ordenados; 
n  Não recupera datagramas 
perdidos ou corrompidos; 
n  Independência entre os 
pacotes de um mesmo 
fluxo; 
 
Camada de Rede 
n  Datagrama: 
n  Roteamento nesta camada pode ser 
estático ou dinâmico; 
n  Trata do roteamento dos pacotes das 
origem até o destino; 
n  Interdependência entre os pacotes; 
n  O roteamento é calculado toda vez que um 
pacote deve ser encaminhado por um nó; 
n  Define método de endereçamento; 
n  Tratamento dos problemas de tráfego na 
rede (congestionamento); 
n  Unidade de transmissão: Datagramas 
ou pacotes (se utilizado algum protocolo 
do serviço orientado a datagrama); 
n  Ex: X.25, IP, IPX; 
 
Camada de Rede 
n  Circuito Virtual: 
n  Necessitam de um pacote de 
estabelecimento de conexão; 
n  Os pacotes não são independentes 
entre si; 
n  Dispositivo de rede: Roteador 
Camada de Transporte 
n  A camada de rede não garante que o 
pacote transmitido vai chegar ao seu 
destino; 
n  A camada de transporte pode 
oferecer tal confiabi l idade na 
transmissão dos pacotes; 
n  Precisa garantir que todas as 
partes cheguem corretamente 
no destino; 
n  Responsável pela transmissão 
da informação; 
Camada de Transporten  Oferece serviços: 
n  Orientado a conexão; 
n  Não orientado a conexão; 
n  Implementa uma comunicação 
fim-a-fim; 
n  Controle de fluxo fim-a-fim; 
n  Controle de sequência fim-a-
fim; 
n  Detecção e recuperação de 
erros fim-a-fim; 
n  Ex: TCP 
Camada de Sessão 
n  Permite que aplicações em 
d i f e r e n t e s m á q u i n a s 
estabeleçam uma sessão de 
comunicação entre si; 
n  Autenticação; 
n  Faz sincronização do diálogo: 
n  Na transferência de grandes 
volumes de dados, pode haver 
uma queda na conexão de rede; 
n  O nível de transporte não oferece 
recursos para cont inuar a 
c o m u n i c a ç ã o a p ó s u m a 
interrupção (problema de rede); 
Camada de Sessão 
n  Sincronização do diálogo 
n  Ideal: reatar a comunicação a partir 
de onde parou; 
n  Solução: o nível de sessão propõe a 
transferência de arquivos com ponto 
de sincronização; 
n  Gerenciamento de atividades 
n  Transmissão baseada em prioridade; 
Camada de Apresentação 
n  Representação da informação: 
sintaxe e semântica; 
n  Transformação dos dados, 
formatação dos dados; 
n  Realiza certas funções de 
forma padrão, como por 
exemp lo , conve r são de 
c ó d i g o s d e c a r a c t e r e s 
(EBCDIC, ASCII, etc); 
n  Compreensão de textos, 
criptografia, codificação de 
inteiro, ponto flutuante, etc; 
Camada de Apresentação 
n  Define uma variedade de 
protocolos necessários à 
comunicação propriamente 
dita; 
n  T e r m i n a i s v i r t u a i s , 
transferência de arquivos, 
correio eletrônico; 
n  Ex: HTTP, SMTP, Telnet, FTP, 
DNS; 
Modelo OSI 
Transmissão de Dados 
n  Encapsulamento de Dados 
n  SDU = Unidade de Dados do Serviço 
n  PCI = Informação de Controle do Protocolo 
n  PDU = Unidade de Dados do Protocolo 
 
SDU + PCI = PDU 
Aplicação Dados 
Aplicação 
Apresentação 
Dados 
D a d o s 
encapsulados 
Aplicação 
Apresentação 
Sessão 
Dados 
D a d o s 
encapsulados 
I n i c i a r a 
comunicação 
Aplicação 
Apresentação 
Sessão 
Dados 
D a d o s 
encapsulados 
Transporte 
I n i c i a r a 
comunicação 
Segmentação 
Aplicação 
Apresentação 
Sessão 
Dados 
D a d o s 
encapsulados 
Transporte 
Rede 
I n i c i a r a 
comunicação 
Segmentação 
Fragmentação 
Aplicação 
Apresentação 
Sessão 
Dados 
D a d o s 
encapsulados 
Transporte 
Rede 
I n i c i a r a 
comunicação 
Enlace de dados 
Segmentação 
Fragmentação 
Aplicação 
Apresentação 
Sessão 
Dados 
D a d o s 
encapsulados 
Transporte 
Rede 
I n i c i a r a 
comunicação 
Enlace de dados 
Segmentação 
E n v i o d o s 
dados. 
Física 
Modelo OSI 
n  Proposto inicialmente para ser utilizado em 
LANs e WANs 
n  Trata de várias questões de confiabilidade em 
várias camadas 
n  OSI sugere que funções de retransmissão e redundância de bits 
devem ser utilizados na camada de enlace para prover 
confiabilidade; 
n  Em redes locais (LAN) tem-se: 
n  Alto desempenho com baixa taxa de erro; 
n  O IEEE 802 foi criado com o objetivo de elaborar padrões 
para redes locais de computadores; 
Roteiro 
n  Modelo de Rede 
n  Modelo OSI 
n  Modelo TCP/IP 
n  Comparação OSI x TCP/IP 
TCP/IP 
n  Histórico 
n  1970-1979: 
n  Financiada pela DARPA: Defense Advanced Research 
Projects Agency; 
n  Surgiu o projeto ARPANET; 
n  ARPANET 
n  Interligação de computadores em centro militares; 
n  Objetivo: formar uma rede sólida e robusta que pudesse 
sobreviver a uma substancial perda de equipamento e 
continuar operando; 
n  Para alcançar este objetivo: 
n  Comutação de Pacotes; 
n  Interconexão de Redes Distintas; 
TCP/IP 
n  O TCP/IP começou a ser projetado em 
1977; 
n  Integração de TCP/IP ao BSD/UNIX – 
Universidade da Califórnia – Berkeley; 
n  Em 1/1/1983 todas as maquinas da 
ARPANET passaram a utilizar o TCP/IP 
como protocolo de comunicação; 
TCP/IP 
n  No Brasil o acesso à Internet foi iniciado 
através de instituições acadêmicas como 
PUC-Rio, Fapesp, USP, Unicamp, UFRJ e 
outras em 1989; 
n  1995: No Brasil, foi liberado o tráfego 
comercial através da Embratel 
n  Atualmente temos vários backbones nacionais 
interligados entre si, como a RNP, Embratel, 
Telemar, Brasil Telecom ... 
n  O NIC/Fapesp é responsável pelo registro de 
nomes de domínio .br; 
TCP/IP 
n  2007: 
n  ~500 milhões de hospedeiros; 
n  Voz, Vídeo sobre IP 
n  A p l i c a ç õ e s P 2 P : B i t T o r r e n t 
(compartilhamento de arquivos) Skype 
(VoIP), PPLive (vídeo); 
n  Mais aplicações: YouTube, jogos; 
n  Wireless, mobilidade; 
TCP/IP 
n  Controle da Internet do 
Brasil 
n  Cgi.br – Comitê Gestor da 
Internet; 
n  N i c . b r – N ú c l e o d e 
Informação e Coordenação; 
n  Registro.br – Registro de 
domín ios na In te rne t 
brasileira; 
TCP/IP 
n  Conjunto de padrões de redes que 
especificam detalhes de comunicação, 
interconexão e roteamento 
n  Protocolos utilizados na Internet 
n  Dá uma ênfase a interligação de 
diferentes tecnologias de redes através 
dos: 
n  Gateways e roteadores 
TCP/IP 
n  Protocolos mais importantes: 
n  TCP: Transmission Control Protocol; 
n  UDP: User Datagram Protocol; 
n  IP: Internet Protocol; 
TCP/IP 
n  Objetivo da arquitetura TCP/IP: 
n  Interconexão de sistemas com diferentes tecnologias de 
rede e sistemas operacionais; 
n  Publicação de Padrões para a Arquitetura TCP/IP: 
n  Os padrões são publicados pela IAB (Internet Architecture 
Board); 
n  Protocolos são padronizados através das RFCs (Request for 
Coments) homologadas e publicadas pela IA e IETF; 
n  Especificações: 
n  IAB define as RFCs: 
n  http://www.ietf.org/rfc.html 
TCP/IP 
Interação dos protocolos 
Arquitetura TCP/IP 
n  Camada Física/Enlace: 
n  Compreende a camada física e enlace do OSI; 
n  Não está especificada pelo TCP/IP. Efetua a interface com a 
tecnologia de rede usada; 
n  Definida pelo IEEE 802; 
n  Como o TCP/IP suporta diversos tipos distintos de redes, a 
camada física pode ser constituída de linhas telefônicas, 
cabo coaxial ou outros meios de conexão; 
n  Em nível de camada enlance (data link), diversos protocolos 
podem ser usados, sendo estes apropriados ao meio físico 
em uso: 
n  - Ethernet, Token-Ring, PPP, X-25, Frame Relay, ATM, etc ... 
Arquitetura TCP/IP 
n  Camada de Rede: 
n  Opera no nível de camada correspondente do OSI (igual ao 
do OSI); 
n  IP – Principal Protocolo desta camada; 
n  Tarefas de administração de rede, como roteamento de 
pacotes, manutenção de tabelas de roteamento e 
endereçamento; 
n  Define algoritmos de roteamento que são responsáveis pelo 
roteamento das mensagens até o destino final; 
n  A camada de rede junto com as camadas física e enlace 
formam a sub-rede de comunicações; 
Arquitetura TCP/IP 
n  Camada Transporte (TCP): 
n  Oferece duas opções; 
n  TCP que oferece um serviço de “circuito virtual” (serviço orientado a 
conexão); 
n  UDP (User Datagram Protocol) datagrama (serviço não orientado a 
conexão); 
n  TCP (Transmission Control Protocol) – protocolo de controle 
de transmissão que interage com as aplicações do usuário 
na camada de aplicação; 
n  Responsável pela transferência segura das mensagens entre os hosts 
finais (origem e destino); 
n  UDP oferece um serviço não confiável; 
Arquitetura TCP/IP 
n  Camada de Aplicação: 
n  Contém vários níveis de protocolos de aplicação como 
TELNET (Terminal Emulation), STMP (Simple Mail), FTP (File 
Transfer)e outros; 
n  TELNET: protocolo de emulação de terminal que permite aos 
usuários acessar suas informações em outros sistemas 
remotos. A emulação fornecida é terminais não gráficos; 
n  SMTP: sistema de correio eletrônico para o transmissor e o 
receptor; 
Roteiro 
n  Modelo de Rede 
n  Modelo OSI 
n  Modelo TCP/IP 
n  Comparação OSI x TCP/IP 
Comparação OSI x TCP/IP 
Modelo TCP/IP 
FTP 
HTTP 
HTTPS 
SMTP 
SSH 
Modelo TCP/IP 
Semelhante ao 
modelo OSI 
Transporte 
Modelo TCP/IP 
Semelhante ao modelo OSI 
Rede – Escolha do melhor 
caminho para os pacotes 
trafegarem na rede. 
Modelo TCP/IP 
Trata das características 
elétricas e mecânicas do 
me io, como t ipos de 
conectores e cabo utilizado 
p a r a e s t a b e l e c e r 
comunicação. 
Comparação OSI x TCP/IP 
n  Número de camadas: 
n  O modelo OSI tem 7 camadas e arquitetura TCP/IP tem 4/5; 
n  OSI provê uma certa f lexibi l idade para a 
implementação e uso dos protocolos que pode levar 
a incompatibilidade entre os sistemas; 
n  A arquitetura TCP/IP define os protocolos básicos que 
devem ser implementados; 
TCP/IP 
n  O OSI apresenta um modelo de 
referência mais bem definido através 
dos conceitos de Interfaces, Serviços e 
Protocolos; 
n  O TCP/IP não define genericamente os 
serviços e interfaces de cada camada; 
n  O TCP/IP não define nada para as 
camadas físicas e enlace; 
TCP/IP 
n  O OSI define as interfaces e serviços 
para essas camadas, embora esses não 
sejam adequados para as redes locais; 
n  Na arquitetura TCP/IP as camadas de 
sessão e apresentação do OSI são 
implementadas em cada aplicação de 
modo específico; 
Bibliografia 
n  Slides Prof. Hana Karina S. Rubinsztejn; 
n  Slides Prof. Willian Amorin; 
n  Tanenbaum, A. S. Redes de Computadores; 
n  Peterson, L. L.; Davie, B. S. Redes de 
Computadores: Uma Abordagem de 
Sistemas; 
n  Kurose, J. F.; Ross, K. W. Redes de 
Computadores e a Internet: Uma Abordagem 
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