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Redes de Computadores 1
2a Aula:2a Aula:
Conceito de Camadas.
Modelos OSI x TCP/IP
Arquitetura de Rede
Camadas / Níveis:
• As redes de computadores são sistemas complexos que envolvem
integração de hardware e software;
• No desenvolvimento de um software complexo, qual a melhor• No desenvolvimento de um software complexo, qual a melhor
estratégia a seguir:
• Estruturar todas as ações num único módulo complexo ou
• Dividir em módulos menores que efetuam suas funções internamente e
interagem entre si?
Arquitetura de Rede
Camadas / Níveis:
• Maioria das redes são organizadas como uma série de camadas
• Permite a divisão de um problema grande e complexo
• Cada camada implementa um serviço• Cada camada implementa um serviço
• Utiliza serviços da camada inferior
• Protocolo
• Conjunto de regras e convenções necessárias à comunicação
• Arquitetura de rede
• Conjunto de camadas e protocolos
Arquitetura de Rede
Camadas / Níveis:
• Implementação de redes com Arquiteturas proprietárias:
• Diferentes máquinas / fornecedores não se comunicam;
• Cada fabricante pode escolher o que cada camada irá realizar e o• Cada fabricante pode escolher o que cada camada irá realizar e o
protocolo que executará a função definida;
• Implementação de redes com Arquiteturas abertas ou normatizadas:
• Modelos abertos que devem ser seguidos por todos, permitindo a
comunicação entre dispositivos de fabricantes diferentes;
• Exemplo: OSI e TCP/IP
Camadas / Níveis
Analogia da organização de uma viagem aérea:
• Fonte: Kurose
Camadas / Níveis
Analogia da organização de uma viagem aérea -> Visão
Estruturada:
• Fonte: Kurose
Camadas / Níveis
Viagem aérea -> Serviços:
• Fonte: Kurose
Camadas / Níveis
Implementação Distribuída dos Serviços identificados:
• Fonte: Kurose
Camadas / Níveis
Outra Analogia:
• Fonte: Tanenbaum
Camadas / Níveis
Quatro conceitos do modelo de camadas:
• Entidade: elemento ativo em cada camada (ex.: processo ou placa de
interface de rede);
• Serviço: indica o que a camada faz;• Serviço: indica o que a camada faz;
• Interface: indica aos processos acima como acessar a camada;
• Protocolo: regras e convenções usadas na conversação entre uma
camada de uma máquina e a mesma camada de outra;
Dados não são passados diretamente de uma camada (N)
para outra.
Modelo de 5 Camadas
• Fonte: Tanenbaum
Modelo de 5 Camadas
Transmissão de Dados nesse modelo:
• Fonte: Tanenbaum
Modelo de Camadas
• Funções:
• Controle de erro
• Controle de fluxo
• Segmentação e remontagem
• Multiplexação
• Estabelecimento de conexão
• Uma única função pode estar em mais de uma camada;
Modelo de Camadas
Serviços :
• Conjunto de primitivas (operações) que uma camada provê à camada
superior;
1. Orientados a Conexão1. Orientados a Conexão
2. Sem Conexão
Modelo de Camadas
Estabelecimento de Conexão
• Exemplo :
Modelo de camadas
Exemplo:
• Pacotes enviados em uma interação cliente/servidor
simples, em uma rede orientada a conexões :
Modelo de camadas
Protocolo:
• Conjunto de regras que governam o formato e o significado de quadros,
pacotes ou mensagens trocadas entre entidades pares de uma camada
Interação entre camadas:
• PDU (Protocol Data Unit): Troca de informações entre entidades pares.• PDU (Protocol Data Unit): Troca de informações entre entidades pares.
Contém informações de controle do protocolo e possivelmente dados do
usuário;
• SDU (Service Data Unit): Troca de informações entre duas entidades
adjacentes;
• PCI (Protocol Control Information): Bloco de informações de controle do
protocolo de uma camada.
O Modelo OSI
O modelo OSI (Open Systems Interconnection) se baseia em uma
proposta desenvolvida pela ISO (International Standards
Organization) como um primeiro passo em direção à padronizaçãoOrganization) como um primeiro passo em direção à padronização
internacional dos protocolos empregados nas diversas camadas.
Foi revisto em 1995 e trata da interconexão de sistemas abertos
(sistemas que estão abertos à comunicação com outros sistemas).
O Modelo OSI
O modelo OSI tem 7 camadas.
Princípios aplicados para se chegar às sete camadas.
1. Uma camada deve ser criada onde houver necessidade de outro grau de abstração.
2. Cada camada deve executar uma função bem definida.
3. A função de cada camada deve ser escolhida tendo em vista a definição de protocolos
padronizados internacionalmente.
4. Os limites de camadas devem ser es colhidos para minimizar o fluxo de informações pelas
interfaces.
5. O número de camadas deve ser grande o bastante para que funções distintas não precisem
ser desnecessariamente co locadas na mesma camada e pequeno o suficiente para que a
arquitetura não se torne difícil de controlar
Modelo OSI
O Modelo OSI
O modelo OSI não é uma arquitetura de rede porque ele não
especifica exatamente os serviços e protocolos a serem usados em
cada camada.
O Modelo OSI
• A Camada Física (1a camada)
Esta camada está relacionada com a transmissão simples de bits sobre um
canal de comunicação.
Questões típicas nesta camada:
* voltagem para bit "1"
* voltagem para bit "0"
* tempo de duração de um pulso
* o modelo de transmissão (simplex, half-duplex, full-duplex)
* como a conexão é estabelecida e cortada
* pinagem dos conectores
O Modelo OSI
• A Camada Link de Dados (2a camada)
A tarefa desta camada é tornar um sistema de transmissão cru e transformá-
lo numa linha que se mostra livre de erros de transmissão à camada network
(camada de rede).
Organiza a entrada em data frames (algumas centenas de bits), transmite os
frames sequencialmente e procura frames de aviso de recebimento para enviar de
volta ao transmissor.
Coloca sinalizadores de início e fim de dados.
Resolve problemas de danificação, perda e duplicação de frames.
Deve tratar do problema de conexão de máquinas de diferentes
velocidades.
O Modelo OSI
A Camada Network (3a camada)
Esta camada controla a operação da subnet. Sua tarefa principal é:
Como os pacotes de informação são roteados da fonte para o destino.
Rotas podem ser:Rotas podem ser:
* estáticas: são definidas por hardware e são raramente
modificadas.
* podem ser definidas no início de uma sessão.
* podem ser altamente dinâmicas, modificando-se a cada
transmissão.
O Modelo OSI
A Camada Network (3a camada)
Outras tarefas:
* Controle de congestionamento e tráfego.
* Estatística de uso por usuário.
* Quando um pacote viaja de uma rede para outra, muitos
problemas de compatibilidade podem aparecer (endereçamento, tamanho, etc.).
A camada network deve resolver estas incompatibilidades.
* Em redes tipo broadcast, o problema de roteamento é
simples, de modo que a camada network é muito pequena, ou mesmo
inexistente.
O Modelo OSI
A Camada de Transporte (4a camada)
A função desta camada é pegar os dados da camada de sessão, quebrá-
los em partes menores, se necessário, passá-los para a camada network e
garantir que as partes cheguem em ordem do outro lado.
Esta camada isola as camadas superiores das mudanças inevitáveis noEsta camada isola as camadas superiores das mudanças inevitáveis no
hardware.
Cria uma conexão distinta na network para cada conexão requisitada
pela camada de sessão.
No caso de uma requisição para conexão de grande desempenho, a
camada de transporte pode criar múltiplas conectivas na network. A
multiplexação também é feita aqui.
O Modelo OSI
A Camada de Transporte (4a camada)
Pode fazer difusão de mensagens para múltiplos destinatários.
A camada de transporte é a primeira camada fonte-destino, ou seja, um
programa na máquina fonte conversa diretamente com um programa na máquinadestino. Nas camadas inferiores, os protocolos são entre cada máquina e seudestino. Nas camadas inferiores, os protocolos são entre cada máquina e seu
vizinho imediato.
Muitos hosts permitem multiprogramação, o que implica que múltiplas
conexões podem estar entrando e saindo de cada host. O header do transporte
diz qual mensagem pertence a qual conexão.
O Modelo OSI
A Camada de Sessão (5a camada)
A camada de sessão permite usuários em máquinas diferentes
estabelecerem sessões (por exemplo, login, transferência de arquivos) entre elas.
Um serviço oferecido por esta camada é o controle de diálogo.
Para alguns protocolos, é essencial que ambos os lados não tentem a
mesma operação ao mesmo tempo. Um sistema de tokens pode ser gerenciado
pela camada de sessão.
Numa transferência, o problema de sincronização deve ser elaborado.
O Modelo OSI
A Camada de Apresentação (6a camada)
Trata da sintaxe e semântica da informação transmitida.
Por exemplo, trata da codificação dos dados numa forma padrão. Faz
também compressão de dados e criptografia para garantir privacidade.
A Camada de Aplicação (7a camada)
Contém uma variedade de protocolos que são comumente necessários:
* tipos de terminais; tipos de convenções de nomes em
transferência de arquivos; correio eletrônico, etc..
O Modelo TCP/IP
Essa arquitetura ficou conhecida como Modelo de Referência
TCP/IP, graças a seus dois principais protocolos.
Esse modelo foi definido pela primeira vez em 1974 (utilizada na
ARPANET – avó da Internet) e uma nova perspectiva foi
oferecida mais tarde em 1985.
O Modelo TCP/IP
Diferencia-se do modelo de referência OSI por unificar as camadas
Aplicação, Apresentação e Sessão em uma única camada chamada
Aplicação.
Pode ser representada por uma arquitetura com 4 ou 5 camadas: oPode ser representada por uma arquitetura com 4 ou 5 camadas: o
modelo de 4 camadas é conhecido como Clássico e uni as camadas
física e enlace de dados em uma única camada chamada Interface
Física de Rede ou Host/Rede; enquanto que o modelo de 5
camadas mantém as camadas Física e Enlace de Dados e é
conhecido como Híbrido.
O Modelo TCP/IP
Protocolos e redes no modelo TCP/IP inicial
O Modelo TCP/IP
A camada de aplicação
O modelo TCP/IP não tem as camadas de sessão e de apresentação. A
experiência com o modelo OSI demonstrou a correção dessa tese: elas são
pouco usadas na maioria das aplicações.
Ela contém todos os protocolos de nível mais alto:
• O protocolo de terminal virtual (TELNET) - permite que um usuário de um
computador se conecte a uma máquina distante e trabalhe nela;
• O protocolo de transferência de arquivos (FTP) – permite mover dados com
eficiência de uma máquina para outra;
O Modelo TCP/IP
A camada de aplicação
• O protocolo de correio eletrônico (SMTP) - originalmente, o correio eletrônico
era um tipo de transferência de arquivos; no entanto, foi desenvolvido mais
tarde um protocolo especializado para essa função;
• O DNS (Domain Name Service) - mapeia os nomes de hosts para seus• O DNS (Domain Name Service) - mapeia os nomes de hosts para seus
respectivos endereços de rede;
• O NNTP - usado para mover novos artigos de notícias da USENET;
• e O HTTP - usado para buscar páginas na World Wide Web.
O Modelo TCP/IP
A camada de transporte
A finalidade dessa camada é permitir que as entidades pares dos hosts de
origem e de destino mantenham uma conversação (exatamente como acontece na
camada de transporte OSI).
Dois protocolos fim a fim foram definidos aqui:Dois protocolos fim a fim foram definidos aqui:
• o UDP (User Datagram Protocol — sem conexões);
• e o TCP (Transmission Control Protocol — orientado a conexões e confiável).
O Modelo TCP/IP
A camada de transporte
o UDP (Transmission Control Protocol):
• Não realiza controle de fluxo, controle de erros ou retransmissão após a recepção
de um segmento incorreto.
• Fornece uma interface para o protocolo IP com o recurso adicional de
demultiplexação de vários processos que utilizam as portas.
• É especialmente útil nas situações cliente/servidor (o cliente envia uma pequena
solicitação ao servidor e espera uma pequena resposta de volta. Se a solicitação ou a
resposta se perder, o cliente simplesmente chegará ao timeout e tentará de novo).
O Modelo TCP/IP
A camada de transporte
o TCP (Transmission Control Protocol):
• Permite a entrega sem erros de um fluxo de bytes de uma determinada máquina em
qualquer computador da inter-rede.
• Fragmenta o fluxo de bytes de entrada em mensagens discretas e passa cada uma
delas para a camada inter-redes. No destino, o processo TCP receptor volta a montar
as mensagens recebidas no fluxo de saída.
• Também cuida do controle de fluxo, impedindo que um transmissor rápido
sobrecarregue um receptor lento com um volume de mensagens maior do que ele
pode manipular.
O Modelo TCP/IP
A camada inter-redes
Define um formato de pacote oficial e um protocolo chamado IP (Internet
Protocol). A tarefa da camada inter-redes é entregar pacotes IP onde eles são
necessários.
O roteamento de pacotes é uma questão de grande importância nessa
camada, assim como a necessidade de evitar o congestionamento. Por esses motivos,
é razoável dizer que a função da camada inter-redes do TCP/IP é muito parecida
com a da camada de rede do OSI.
O Modelo TCP/IP
A camada host/rede
Abaixo da camada inter-redes, encontra-se um grande vácuo. O modelo de
referência TCP/IP não especifica muito bem o que acontece ali, exceto o fato de que
o host tem de se conectar à rede utilizando algum protocolo para que seja possível
enviar pacotes IP.
Esse protocolo não é definido e varia de host para host e de rede para rede.
Modelo de Camadas
Comparação entre os modelos OSI e TCP/IP: