1-Modelo OSI e TCPIP

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Interfaces e transmissão de dados
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1.2
1 – Arquitecturas e protocolos de comunicação
Arquitecturas e protocolos de comunicação
Interfaces e transmissão de dados
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1.2
Arquitectura dos protocolos de comunicaArquitectura dos protocolos de comunicaççõesões
��Arquitectura do sistema de comunicaArquitectura do sistema de comunicaççãoão
��ÉÉ um bloco complexo de software e hardwareum bloco complexo de software e hardware
��Tem que realizar um conjunto muito diversificado de funTem que realizar um conjunto muito diversificado de funççõesões
��PossPossííveis arquitecturas do sistema de comunicaveis arquitecturas do sistema de comunicaççãoão
��MonolMonolííticatica ou num ou num úúnico bloco fechadonico bloco fechado
••DifDifíícil de testar, corrigir e melhorarcil de testar, corrigir e melhorar
••Qualquer alteraQualquer alteraçção implica o desenvolvimento e modificaão implica o desenvolvimento e modificaçção de todo o blocoão de todo o bloco
��Por camadasPor camadas ou ou LayersLayers ((Modelo hierModelo hieráárquicorquico))
••ImplementaImplementaçção independente de cada camada de softwareão independente de cada camada de software
••FFáácil reutilizacil reutilizaçção e troca de partes de cão e troca de partes de cóódigodigo
••AlteraAlteraçções, correcões, correcçções e melhoramentos apenas afectam uma camada, não sendo ões e melhoramentos apenas afectam uma camada, não sendo 
necessnecessáário alterar todo o bloco de software (ou pilha) de protocolosrio alterar todo o bloco de software (ou pilha) de protocolos
••Divisão de tarefas por cada camadaDivisão de tarefas por cada camada
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1.2
��Modelo hierModelo hieráárquico ou por camadasrquico ou por camadas
I like
rabbits
Location A
3
2
1
3
2
1
Location B
Message Philosopher
Translator
Secretary
Information
for the remote
translator
Information
for the remote
secretary
L: Dutch
Ik vind
konijnen
leuk
Fax #---
L: Dutch
Ik vind
konijnen
leuk
J'aime
bien les
 lapins
L: Dutch
Ik vind
konijnen
leuk
Fax #---
L: Dutch
Ik vind
konijnen
leuk
Exemplo de divisão de tarefasExemplo de divisão de tarefas
Tradutora (STradutora (Sóó necessita de falar com o seu necessita de falar com o seu par)par)
Falam HolandêsFalam Holandês
SecretSecretáária : Formata e envia os dados para o parria : Formata e envia os dados para o par
Emissor e Receptor falam lEmissor e Receptor falam líínguas nguas diferentesdiferentes
Inglês para FrancêsInglês para Francês
Arquitectura dos protocolos de comunicaArquitectura dos protocolos de comunicaççõesões
CorreiosCorreios : : Garantem a entrega fiGarantem a entrega fiáável dos dadosvel dos dados
no destinatno destinatááriorio
RedeRede
NNóó
NNóó NNóó
Interfaces e transmissão de dados
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1.2
��RelaRelaçção entre servião entre serviçços e protocolosos e protocolos
Camadas fornecem serviços às camadas superiores
Protocolos são procedimentos entre camadas iguais residentes no sistema de origem e destino (peer entities)
Por exemplo para detecção e recuperação de erros
Arquitectura dos protocolos de comunicaArquitectura dos protocolos de comunicaççõesões
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��ProtocolosProtocolos
Arquitectura dos protocolos de comunicaArquitectura dos protocolos de comunicaççõesões
Olá
Olá
Que horas são?
2:00
TCP connection
req
TCP connection
response
Get http://www.enautica.pt
<file>
tempo
Um protocolo humano e um protocolo entre computadores
Protocolos definem o formato, a ordem das mensagens enviadas e recebidas entre entidades de rede e define 
quais as acções a tomar por cada mensagem recebida / enviada
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��OperaOperaçção do modelo por camadasão do modelo por camadas
Nota: Todo este processo introduz um conceito novo: “Overhead”
Cada camada adiciona um cabeçalho correspondente aos dados
Arquitectura dos protocolos de comunicaArquitectura dos protocolos de comunicaççõesões
Cabeçalho
adicionado
Encapsulamento
Desencapsulamento
Cabeçalho
removido
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1.2
2 – Modelo OSI
Modelo OSI
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Modelo OSIModelo OSI
��OSI OSI –– OpenOpen SystemsSystems InterconnectionInterconnection (Interliga(Interligaçção de sistemas abertos)ão de sistemas abertos)
��Modelo de referência da ISO (Modelo de referência da ISO (InternationalInternational Standards Standards organizationorganization))
��Surgiu em 1984Surgiu em 1984
��Primeiro passo na definiPrimeiro passo na definiçção de um modelo standard de protocolos de comunicaão de um modelo standard de protocolos de comunicaçções entre ões entre 
sistemas a nsistemas a níível internacionalvel internacional
��Composto por sete camadas. Cada camada fornece um conjunto de fuComposto por sete camadas. Cada camada fornece um conjunto de funnçções ões àà camada camada 
superior, baseandosuperior, baseando--se nas funse nas funçções que lhe são fornecidas pela camada inferiorões que lhe são fornecidas pela camada inferior
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Modelo OSIModelo OSI
��OrganizaOrganizaçção do modeloão do modelo
��3 Camadas3 Camadas superiores : orientadassuperiores : orientadas àà aplicaaplicaççãoão
••Sessão, ApresentaSessão, Apresentaçção e Aplicaão e Aplicaççãoão
••Estão relacionadas com o sistema operativo e o computador Estão relacionadas com o sistema operativo e o computador 
��1 Camada interm1 Camada interméédia:dia: de interfacede interface
••TransporteTransporte
••Fornece uma interface independente da rede para ser usado pelas Fornece uma interface independente da rede para ser usado pelas camadas camadas 
orientadas orientadas àà aplicaaplicaçção ão 
��3 Camadas3 Camadas inferiores : dependentesinferiores : dependentes da rededa rede
••FFíísica, ligasica, ligaçção de dados e redeão de dados e rede
••Dependem do meio fDependem do meio fíísico de transmissão e da topologia de redesico de transmissão e da topologia de rede
Os sistemas de transmissão e comunicação de dados, operam normalmente nas três 
camadas dependentes da rede (física, ligação e rede)
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Modelo OSIModelo OSI
��FunFunçções de cada nões de cada níível ou camadavel ou camada
AplicaAplicaçção ou interface com o utilizadorão ou interface com o utilizador
FormataFormataçção dos dados. ão dos dados. EncriptaEncriptaççãoão de dadosde dados
SincronizaSincronizaçção de aplicaão de aplicaççõesões
Transferência de dados extremo a extremoTransferência de dados extremo a extremo
EndereEndereççamento lamento lóógico e encaminhamento na gico e encaminhamento na 
rede. Estabelecimento e libertarede. Estabelecimento e libertaçção de ligaão de ligaççõesões
Controlo da ligaControlo da ligaçção de dados. Detecão de dados. Detecçção de ão de 
erros erros 
DefiniDefiniçções mecânicas e elões mecânicas e elééctricas da interfacectricas da interface 
de rede. Modulade rede. Modulaçção do sinal. Codificaão do sinal. Codificaçção.ão.
77
66
55
44
33
l
22
l
11
l
As unidades de informação mudam consoante a camada
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Modelo OSIModelo OSI
��FunFunçções do nões do níível fvel fíísico (camada 1)sico (camada 1)
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Modelo OSIModelo OSI
��FunFunçções do nões do níível fvel fíísico (camada 1)sico (camada 1)
��Unidade de dados deste nUnidade de dados deste níível vel éé o bito bit
��Define a interface mecânica: Tipos de ficha, cablagem e quantidaDefine a interface mecânica: Tipos de ficha, cablagem e quantidade de pinos do de de pinos do 
conectorconector
��Define as caracterDefine as caracteríísticas elsticas elééctricas do sinal: Tensões para representar 0 e 1, duractricas do sinal: Tensões para representar 0 e 1, duraçção ão 
dos bits, balanceamento do sinal,tipo de modulados bits, balanceamento do sinal,tipo de modulaçção, tipo de codificaão, tipo de codificaçção, sincronismo.ão, sincronismo.
��Define as caracterDefine as caracteríísticas de procedimentos de ligasticas de procedimentos de ligaçção: forma de utilizaão: forma de utilizaçção dos pinos, ão dos pinos, 
forma de estabelecer e terminar a ligaforma de estabelecer e terminar a ligaççãoão
��Define se a comunicaDefine se a comunicaçção ão éé bibi--direccionaldireccional, , fullfull duplex, duplex, halfhalf duplex, etc.duplex, etc.
��Define o dDefine o déébito binbito bináário (ritmo binrio (ritmo bináário de transmissão)rio de transmissão)
��Controlo de fluxo ou congestionamento de dados por hardware (RTSControlo de fluxo ou congestionamento de dados por hardware (RTS/CTS). Este /CTS). Este 
controlo estcontrolo estáá associado aos associado aos buffersbuffers de recepde recepçção de dados do computador ou não de dados do computador ou nóó de rede.de rede.
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Modelo OSIModelo OSI
��FunFunçções do nões do níível de ligavel de ligaçção de dados (camada 2)ão de dados (camada 2)
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Modelo OSIModelo OSI
��Unidade de dados deste nUnidade de dados deste níível vel éé a trama de dados (a trama de dados (frameframe))
��Retransmissão de tramas erradas ou sem resposta. (atravRetransmissão de tramas erradas ou sem resposta. (atravéés de s de 
mecanismos de mecanismos de ackack//nacknack ou ou timerstimers))
��DelimitaDelimitaçção ou estrutura os pacotes de dados em tramas usando padrões espão ou estrutura os pacotes de dados em tramas usando padrões especiais de eciais de 
bits no inbits no iníício e no fim (cio e no fim (FlagFlag, , startstart bit, SYNCbit, SYNC))
��FunFunçções do nões do níível de ligavel de ligaçção de dados (camada 2)ão de dados (camada 2)
��SequenciamentoSequenciamento das tramas (implementadas tramas (implementaçção de não de núúmeros de sequência na meros de sequência na 
emissão e na recepemissão e na recepçção) de modo a ão) de modo a rere--enviarenviar uma trama fora de sequência.uma trama fora de sequência.
��Controlo de fluxo ou congestionamento de trControlo de fluxo ou congestionamento de trááfego por software atravfego por software atravéés de envio de s de envio de 
mensagens (RR/RNR, XON/XOFF). Este controlo estmensagens (RR/RNR, XON/XOFF). Este controlo estáá associado aos associado aos buffersbuffers de de 
receprecepçção de dados do computador ou não de dados do computador ou nóó de rede.de rede.
��As redes locais (difusão em acesso partilhado) lidam ainda com aAs redes locais (difusão em acesso partilhado) lidam ainda com a questão do questão do 
acesso ao canal compartilhado e implementam mecanismos de contenacesso ao canal compartilhado e implementam mecanismos de contençção.ão.
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��FunFunçções do nões do níível de rede (camada 3)vel de rede (camada 3)
Modelo OSIModelo OSI
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��FunFunçções do nões do níível de rede (camada 3)vel de rede (camada 3)
Modelo OSIModelo OSI
��Unidade de dados deste nUnidade de dados deste níível vel éé o pacote de dadoso pacote de dados
��ResponsResponsáável pelo encaminhamento dos pacotes na rede atvel pelo encaminhamento dos pacotes na rede atéé ao destinoao destino
••Encaminhamento estEncaminhamento estáático ou manual tico ou manual éé definido pelo operadordefinido pelo operador
••Encaminhamento dinâmico ou automEncaminhamento dinâmico ou automáático tico éé definido pela rede, baseandodefinido pela rede, baseando--
se em parâmetros de qualidade e custo prse em parâmetros de qualidade e custo préé--definidos. Reencaminha os definidos. Reencaminha os 
dados automaticamente em casos de falha na rededados automaticamente em casos de falha na rede
��Controlo de fluxo ou congestionamento de trControlo de fluxo ou congestionamento de trááfego por software atravfego por software atravéés de envio de s de envio de 
mensagens (RR/RNR ou mensagens (RR/RNR ou windowingwindowing). Este controlo est). Este controlo estáá associado associado ààs condis condiçções de ões de 
trtrááfego da redefego da rede
��SequenciamentoSequenciamento dos pacotes (implementados pacotes (implementaçção de não de núúmeros de sequência na meros de sequência na 
emissão e na recepemissão e na recepçção) de modo a ão) de modo a rere--enviarenviar um pacote fora de sequência.um pacote fora de sequência.
��Indicam a qualidade de serviIndicam a qualidade de serviçço pretendida pela aplicao pretendida pela aplicaçção ão àà rederede
��DetecDetecçção,recuperaão,recuperaçção de erros da camada 2 e reenvio de pacotesão de erros da camada 2 e reenvio de pacotes
JJáá
implementados implementados 
no nno níível 2!vel 2!
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1.2
��FunFunçções do nões do níível de transporte (camada 4)vel de transporte (camada 4)
Modelo OSIModelo OSI
Funcionamento extremo a extremoFuncionamento extremo a extremo
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1.2
��FunFunçções do nões do níível de transporte (camada 4)vel de transporte (camada 4)
Modelo OSIModelo OSI
��Unidade de dados deste nUnidade de dados deste níível vel éé TransportTransport PDU (unidade protocolar de dados de PDU (unidade protocolar de dados de 
transporte)transporte)
��ResponsResponsáável pela entrega dos dados vel pela entrega dos dados àà aplicaaplicaçção correcta do destino ão correcta do destino 
(Endere(Endereççamento extremo a amento extremo a extermoextermo) ) 
��ResponsResponsáável pela segmentavel pela segmentaçção (emissor) e ão (emissor) e reassemblagemreassemblagem (destino) das (destino) das 
mensagensmensagens
��ResponsResponsáável pela vel pela multiplexagemmultiplexagem / / desmultiplexagemdesmultiplexagem das mensagens das diversas das mensagens das diversas 
aplicaaplicaçções num fluxo de pacotes de dados (atravões num fluxo de pacotes de dados (atravéés da segmentas da segmentaçção e endereão e endereççamento)amento)
��DetecDetecçção,recuperaão,recuperaçção de erros da camada 3 e reenvio da mensagemão de erros da camada 3 e reenvio da mensagem
��Controlo de fluxo ou congestionamento de trControlo de fluxo oucongestionamento de trááfego por software extremo a extremo fego por software extremo a extremo 
((windowingwindowing). Este controlo est). Este controlo estáá associado associado ààs condis condiçções processamento dos extremosões processamento dos extremos
��Estabelece e termina ligaEstabelece e termina ligaçções extremo a extremoões extremo a extremo
JJáá
implementados implementados 
no nno níível 3!vel 3!
Interfaces e transmissão de dados
19/33Rui Silva
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1.2
Modelo OSIModelo OSI
��CrCrííticas ao modelo OSIticas ao modelo OSI
��Modelo extremamente complexo e pouco eficiente (Controlo de fluxModelo extremamente complexo e pouco eficiente (Controlo de fluxo, endereo, endereççamento amento 
e controlo de erros reaparecem em ve controlo de erros reaparecem em váárias camadas)rias camadas)
��As camadas de baixo (rede e ligaAs camadas de baixo (rede e ligaçção de dados) têm funcionalidades a mais e ão de dados) têm funcionalidades a mais e 
repetitivas.repetitivas.
��As camadas de cima (sessão e apresentaAs camadas de cima (sessão e apresentaçção) são vazias em termos de ão) são vazias em termos de 
funcionalidade e ignoradas em algumas implementafuncionalidade e ignoradas em algumas implementaççõesões
��Surgiu tardiamente (1984) e jSurgiu tardiamente (1984) e jáá existiam outros modelos no mercado onde tinha existiam outros modelos no mercado onde tinha 
havido grande investimento por parte das empresas (havido grande investimento por parte das empresas (exex: TCP/IP): TCP/IP)
��Lento a desenvolver. Lento a desenvolver. ““CongelaCongela”” o desenvolvimento da tecnologiao desenvolvimento da tecnologia
��ImplementaImplementaçções inicias lentas e pesadas, aparecendo associado a baixa qualiões inicias lentas e pesadas, aparecendo associado a baixa qualidade.dade.
��O TCP/IP jO TCP/IP jáá fazia parte do Sistema Operativo UNIX muito utilizado em ambienfazia parte do Sistema Operativo UNIX muito utilizado em ambientes tes 
acadacadéémicosmicos
Interfaces e transmissão de dados
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Versão
1.2
Modelo OSIModelo OSI
��Vantagens do modelo OSIVantagens do modelo OSI
��O modelo OSI mostrouO modelo OSI mostrou--se se úútil para a discussão de redes de computadorestil para a discussão de redes de computadores
••Embora não sendo um sucesso ainda Embora não sendo um sucesso ainda éé muito usado pelos fabricantes Europeusmuito usado pelos fabricantes Europeus
��Extremamente robustoExtremamente robusto. Adequado para ambientes onde a qualidade das linhas de . Adequado para ambientes onde a qualidade das linhas de 
transmissão seja baixatransmissão seja baixa
Interfaces e transmissão de dados
21/33Rui Silva
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Versão
1.2
3 – Modelo TCP/IP
Modelo TCP/IP
Interfaces e transmissão de dados
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1.2
Modelo TCP/IPModelo TCP/IP
��ArquitecturaArquitectura
�O modelo TCP/IP é constituído apenas por 4 camadas
•Apenas 3 das camadas (2 a 4 equivalente L3 a L7 OSI) definem protocolos
•Os protocolos da primeira camada (Interface de rede + física ) não são definidos, 
recorrendo a outros já existentes (X.25, PPP, Ethernet,F.Relay, etc.)
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
Ligação de dados
Físico
Analogia com o OSI
L1-L2
L3
L4
L5-L7
Interfaces e transmissão de dados
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Versão
1.2
Modelo TCP/IPModelo TCP/IP
�Funções de cada camada
�Camada de transporte
•Providencia um fluxo de dados fiável ou não fiável entre duas aplicações extremo a extremo. É
responsável também pela segmentação e reagrupamento das mensagens
•TCP – transport control protocol (Unidade de dados TCP PDU é chamado segmento TCP)
�Protocolos de transporte mais utilizados
•Providencia um fluxo fiável de dados entre duas aplicações 
•Implementa mecanismos de controlo de erros, acknowledge e retransmissão dos pacotes de dados
•UDP – User datagram protocol
•Serviço simples, rápido e não fiável de entrega de dados entre duas aplicações (apenas envia 
os pacotes chamados datagramas para o computador remoto -> “Sem confirmação”)
•Não implementa mecanismos de controlo de fluxo, de erros, ACK e retransmissão.
•Implementa mecanismos de controlo de fluxo e sequência de mensagens
•Qualquer fiabilidade necessária nos dados tem que ser da responsabilidade da aplicação.
Interfaces e transmissão de dados
24/33Rui Silva
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Versão
1.2
Modelo TCP/IPModelo TCP/IP
�Funções de cada camada
�Camada de rede (internet layer)
•É responsável pelo encaminhamento dos dados através dos vários nós de rede.
•Verifica a validade dos pacotes IP recebidos (checksum)
•Providencia um endereço único para cada computador ligado à internet
�Camada de interface de rede (Ligação de dados + física)
•Tem as mesmas funções que as camadas de ligação de dados e física do modelo OSI
•Encapsula / Desencapsula os pacotes IP em tramas de dados, de acordo com o tipo de meio físico 
utilizado.
•Desta forma garante-se uma clara separação entre a camada de rede (internet), e os diversos tipos 
de interfaces de rede existentes e standards. A camada IP é independente dos detalhes das 
camadas inferiores
Interfaces e transmissão de dados
25/33Rui Silva
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1.2
Modelo TCP/IPModelo TCP/IP
��Requisitos de endereRequisitos de endereççamento no TCP/IPamento no TCP/IP
� Endereçamento no nível de rede - identifica o computador na
Internet
– Endereço IP (Internet Protocol)
� Endereço ao nível da aplicação – Identifica a aplicação no 
computador
– Port number (TCP/IP)
Interfaces e transmissão de dados
26/33Rui Silva
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Versão
1.2
Modelo TCP/IPModelo TCP/IP
��ArquitecturaArquitectura
�Protocol data Units no TCP/IP
Encapsulamento
Interfaces e transmissão de dados
27/33Rui Silva
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1.2
Modelo TCP/IPModelo TCP/IP
��ArquitecturaArquitectura
�Alguns protocolos utilizados no TCP/IP
Interfaces e transmissão de dados
28/33Rui Silva
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Versão
1.2
Modelo TCP/IPModelo TCP/IP
��ComparaComparaçção TCP/IP e Modelo OSIão TCP/IP e Modelo OSI
Interfaces e transmissão de dados
29/33Rui Silva
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Versão
1.2
Modelo TCP/IPModelo TCP/IP
��CrCrííticas modelo TCP/IPticas modelo TCP/IP
��Não hNão háá distindistinçção entre servião entre serviçço, protocolo e interfaceo, protocolo e interface
��Não Não éé um modelo geralum modelo geral
��A 1A 1ªª camada (camada (NetworkNetwork) não ) não éé verdadeiramente uma camadaverdadeiramente uma camada
��Não especifica as camadas fNão especifica as camadas fíísica e de ligasica e de ligaçção de dadosão de dados
Interfaces e transmissão de dados
30/33Rui Silva
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Versão
1.2
Modelo OSI e TCP/IPModelo OSI e TCP/IP
�Arquitecturas e protocolos de comunicação
�Resumo
�Modelo OSI
�Modelo TCP/IP
Interfaces e transmissão de dados
31/33Rui Silva
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Versão
1.2
Modelo OSI e TCP/IPModelo OSI e TCP/IP
�Exercicios de aplicação
1) Um sistema de comunicações, utiliza um modelo hierárquico com n camadas. A aplicação gera mensagens 
com um comprimento L byte. Cada camada adicionaum cabeçalho com H byte. Qual a percentagem de “overhead”
transportado na rede devido aos cabeçalhos?
2) Considere um sistema de comunicação, cuja arquitectura é baseada num modelo hierárquico e constituído por
5 camadas numeradas de 1 a 5 (da inferior para a superior) – Física, ligação de dados, Rede, Transporte e Aplicação. 
A delimitação dos dados é a seguinte:
- Camada Física: Cabeçalho (H1) com 7 byte para sincronismo
- Camada Ligação de dados: Header (H2) com 15 byte e Trailer (T2) com 4 byte.
- 3 restantes camadas: Header (H3, H4, H5) com 7 byte.
- O tamanho mínimo do campo de informação é 46 byte e o máximo é 1500 byte.
a) Desenhe uma mensagem de dados para este sistema, mostrando cuidadosamente todos os campos e 
delimitações correspondentes a cada camada.
b) Calcule o a percentagem de overhead causado pelas delimitações de cada camada, relativamente ao tamanho 
total da trama, introduzido por esta arquitectura no caso de se transmitir uma mensagem com 4516 byte.
Exercicios
Interfaces e transmissão de dados
32/33Rui Silva
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Versão
1.2
��ReferênciasReferências
��StallingsStallings Cap. II (Modelo TCP/IP)Cap. II (Modelo TCP/IP)
��LeonLeon Garcia Cap. II (modelo TCP/IP)Garcia Cap. II (modelo TCP/IP)
Modelo OSI e TCP/IPModelo OSI e TCP/IP
Interfaces e transmissão de dados
33/33Rui Silva
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1ª Ano 2º Semestre 2010 / 2011
Versão
1.2
FIMFIM