Unidade Ia Modelo de Camadas

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1
Arquitetura de Redes de Computadores
Unidade Ia – Modelo de camadas
2
Agenda
� Modelo de Camadas
� Arquitetura de Redes
� Modelo OSI
� Modelo Internet
� Modelo cinco camadas
� Modelo IEEE 802
2
3
Resumo
dado
4
Modelo em camadas
� Arquitetura de rede
� Especifica o nº de camadas, serviços oferecidos, interfaces, 
pilha de protocolos
� Implementação de redes
� Arquiteturas proprietárias
� Diferentes máquinas sem comunicação
� Arquiteturas abertas ou normalizadas
� Ex: OSI, TCP/IP, IEEE 802
� Problemas:
� Desempenho da rede
� Funções repetidas em dois ou mais níveis
3
5
Vantagens do Modelo de Camadas
� Busca reduzir a complexidade dos projetos de arquitetura 
de redes
� Dividir o projeto em funções independentes e agrupar em 
camadas
� Implementar regras p/ comunicação entre camadas
� Isolamento de funções
� Independência de cada camada
� Melhor manutenção
6
Fornecedor do serviço (N-1)
pontos de acesso ao serviço (N-1)
Camada
(N-1)Entidade daCamada (N-1)
Entidade da
Camada (N-1)
Fornecedores e usuários de serviços
Usuário do
serviço (N)
Usuário do
serviço (N)
Fornecedor do serviço (N)
pontos de acesso ao serviço (N)
Entidade da
Camada (N)
Entidade da
Camada (N)
protocolo da Camada (N)
protocolo da Camada (N-1)
Camada
(N)
4
7
Encapsulamento
� Permite abstrair informações de controle dos níveis 
superiores
� Unidade de dados do protocolo (PDU)
� Informação da camada superior (PDU da camada superior) 
+ cabeçalho = PDU (da camada atual)
� Exemplo:
� PDU camada de rede = PDU de transporte + cabeçalho da 
camada de rede
� PDU camada de enlace = PDU de rede + cabeçalho da camada de 
enlace
8
Arquitetura em camadas
5
9
Arquitetura em camadas
Camada n
...
Camada 3
Camada 2
Camada 1
Camada n
...
Camada 3
Camada 2
Camada 1
10
Arquitetura em camadas
6
11
Transmissão de dados no modelo OSI
DadosDados
A Dados
DadosAA
DadosAAS
DadosAAST
DadosAASTR
EDadosAASTRE
EDadosAASTREF F
A Dados
DadosAA
DadosAAS
DadosAAST
DadosAASTR
EDadosAASTRE
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Usuário
Transmissor
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Usuário
Receptor
EDadosAASTREF F
...
12
IS3
IS1
IS2
IS4
OSI
1 AB2 AB3 AB
ES
ES
A
B
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
7
13
OSI – Camada Física
� Função: 
� Transmissão de bits por um canal de comunicação 
sem preocupação com o significado e arranjo dos 
mesmos
� Unidade de dados: 
� bit
� Características:
� Representação dos 0’s e 1’s:
� Duração 
� Voltagem
� Função e determinação dos pinos e conectores para 
os equipamentos de rede
� Características elétricas e mecânicas dos 
equipamentos de rede
� Não se preocupa com erros Físico
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
14
OSI – Camada de enlace de dados
� Função: 
� Fazer com que o serviço de transmissão de 
bits (nível físico + canal) aparente ser uma 
linha livre de erros para as camadas 
superiores.
� Unidade de dados: 
� Quadro (Delimitação e sincronização de 
sequência de bits);
� Divide os dados enviados pelas camadas superiores 
em quadros (algumas centenas ou milhares de 
bytes);
� Implementa endereçamento Físico.
Físico
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
8
15
OSI – Camada de enlace de dados(cont.)
� Tarefas:
� criar e reconhecer os quadros;
� controlar o acesso ao meio;
� detectar e, opcionalmente, corrigir erros do meio físico;
� requisitar a retransmissão de um ou mais quadros (que foram transmitidos com 
erro);
� evitar a duplicação de quadros;
� implementar controle de fluxo (evitar que um transmissor rápido “afogue” 
um receptor lento);
� geralmente as funções de controle de fluxo e retransmissão de quadros são 
integradas.
16
E
E E
F
F F
IS3
E
E
E
F
F
IS1
E
EE
F
FF
IS4
F
OSI
1 AB2 AB3 AB
E
EE
Enlace
F
FF
Físico IS2
ESA
Enlace
Físico
ESB
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
9
17
E
E E
F
F F
IS3
E
E
E
F
F
IS1
E
EE
F
FF
IS4
F
OSI
2 AB3 AB
E
EE
Enlace
F
FF
Físico IS2
ESA
Enlace
Físico
ESB
1 AB
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
18
OSI – Camada de rede
� Função: 
� Determinar o roteamento (caminho) dos 
pacotes da origem até o destino.
� Unidade de dados: 
� Pacote (podem ser maiores ou menores que os 
frames);
� Opera de duas maneiras:
� Circuito virtual: serviços com conexão;
� Datagrama: serviços sem conexão.
� Não garante a ordem ou mesmo a entrega de 
pacotes. Também não verifica se houve algum erro 
de transmissão.
� Implementa o endereçamento lógico
Físico
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
10
19
E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
1 AB
2 AB3 AB
ES
Rede
Enlace
Físico
ES
A
B
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
20
E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
1 AB
2 AB3 AB
ES
Rede
Enlace
Físico
ES
A
B
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
11
21
E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
1 AB
2 AB
3 AB
ES
Rede
Enlace
Físico
ES
A
B
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
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E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
1 AB
2 AB
3 AB
ES
Rede
Enlace
Físico
ES
A
B
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
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23
E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
1 AB
2 AB
3 AB
ES
Rede
Enlace
Físico
ES
A
B
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
24
E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
1AB
2 AB
3 AB
ES
Rede
Enlace
Físico
ES
A
B
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
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25
E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
1 AB
2 AB
3 AB
ES
Rede
Enlace
Físico
ES
A
B
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
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E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
1 AB
2 AB
3 ABESA
Rede
Enlace
Físico
ES B
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
14
27
OSI – Camada de transporte
� Função: 
� Oferecer comunicação fim-a-fim confiável 
entre origem e destino.
� Unidadede dados: 
� Segmento
� É a primeira camada fim-a-fim;
� Realiza:
� controle de fluxo fim a fim;
� sequenciação fim a fim
� detecção e recuperação de erros fim a fim
� Segmentação e remontagem de mensagens
� Multiplexação e demultiplexação dos fluxos de 
rede
Físico
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
28
E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
1 AB
2 AB
3 ABESA
Rede
Enlace
Físico
ES B
Transporte
Transporte
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
15
29
E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
ESA
Rede
Enlace
Físico
ES B
Transporte
Transporte
2AB
1 AB
3 AB
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
30
E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
ESA
Rede
Enlace
Físico
ES B
Transporte
Transporte
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
2AB
1 AB
3 AB
2AB
1 AB
3 AB
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
16
31
OSI – Camada de transporte
Rede
Enlace
Físico
Rede
Enlace
Físico
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Host B
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Host A
comunicação fim-a-fim
32
OSI – Camada de sessão
� Função: 
� Estruturar os circuitos oferecidos pela camada de 
Transporte.
� Permite a sincronização da sessão de trabalhos entre 
origem e destino;
� Serviços principais:
� gerenciamento de tokens;
� sincronização (pontos de controle para retomada 
da transmissão no caso de falhas);
� encerramento de conexão;
� controle de diálogo (quem transmite).
� Não há controle de fluxo e nem multiplexação.
Físico
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
17
33
OSI – Camada de apresentação
� Função: 
� Realizar transformações nos dados (sintaxe e 
semântica da informação).
� Exemplos de transformações:
� compressão de textos;
� criptografia;
� conversão de padrões.
� Permite a interoperabilidade de sistemas 
heterogêneos
Físico
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
34
OSI – Camada de aplicação
� Função: 
� Interface com o usuário
� Oferece aos usuários acesso à pilha de 
protocolos 
� Fornece os serviços de rede aos aplicativos do 
usuário.
� Contém uma variedade de protocolos que são 
comumente usados.
� Execução dos processos dos usuários:
� transferência de arquivos
� correio eletrônico
� acesso web…
Físico
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
18
35
E
R
ERRE R
F
FF
IS4
E
R
E R R ER
F
F F
IS3
ER
E
R
R
E
R F
F
F
IS1
OSI
E
R
ERRE RRede
Enlace
F
FF
Físico IS2
ESA
Rede
Enlace
Físico
ES B
Transporte
Transporte
Sessão
Sessão
Apresentação
Apresentação
Aplicação
Aplicação
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
ES: End System = terminal.
IS: Intermediary System = roteador.
36
OSI X TCP/IP
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Arquitetura OSI
Aplicação
Transporte
Inter-Rede
Intra-Rede
Arquitetura Internet
19
37
Modelo de Cinco Camadas
� Modelos clássicos
� OSI/ISO (7 camadas)
� Internet (4 camadas)
� Modelo adotado para fins de 
estudo por alguns autores
� Modelo de Cinco 
Camadas
Camada de Aplicação
Camada de Transporte
Camada de Rede
Camada de Enlace
Camada de Física1
2
3
4
5
Usuário
Meio de Transmissão
38
Modelo de Cinco Camadas
� Comunicação Horizontal
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Origem
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Destino
Meio de transmissão
DadoCA
Dado
Dado
Dado
Dado
Dado
Dado
Dado
Dado
Dado
Dado
Dado
C
A
C
T
C
A
C
T
C
R
C
A
C
T
C
R
C
E
C
A
C
T
C
R
C
E
C
F
C
A
C
A
C
A
C
A
C
A
C
T
C
R
C
T
C
T
C
T
C
R
C
R
C
E
C
E
C
F
20
39
PDU-F
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Origem
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Destino
Meio de transmissão
DadoCA
PDU-A
Dado
PDU-T
PDU-R
PDU-E
Dado
Dado
PDU-A
PDU-T
PDU-R
PDU-E
C
T
C
R
C
E
C
F
C
A
C
T
C
R
C
E
C
F
PDU-E
PDU-R
PDU-T
PDU-A
Modelo de Cinco Camadas
� Encapsulamento (cont.)
40
Encapsulamento
� Modelo Internet (TCP/IP) (cont.)
� Encapsulamento no modelo Internet
Dado
Dado
Dado
Dado
Dado
CA
CA
CA
CA
Cab. TCP
Cab. TCP
Cab. TCP
CA
CA
CACab. IP
Cab. IP
Cab. acesso Acesso à rede
Rede
Transporte
Aplicação
Usuário
Mensagem
Segmento
Datagrama
Quadro
21
41
TCP/IP: Intra-rede (host-to-network)
� Não está claro no modelo TCP/IP;
� Pode ser qualquer tipo de protocolo desde que 
permita o envio de pacotes IP;
� Tradução do endereço físico para o endereço lógico 
(IP).
� Composta pela placa de rede, seu device driver e 
alguns protocolos:
� ARP, RARP, SLIP e PPP
Intra-Rede
Inter-Rede
Transporte
Aplicação
42
TCP/IP: Inter-Rede (internet)
� Função principal: 
� Realizar o roteamento entre redes distintas;
� Unidade de dados: 
� datagrama; 
� Definição do pacote oficial e protocolo chamado IP
(Internet Protocol);
� Serviço não orientado à conexão (connectionless) e 
não confiável (unreliable);
� O roteamento é baseado nos endereços IP: 
� Classes A, B, C, D e E (endereço lógico);
Intra-Rede
Inter-Rede
Transporte
Aplicação
22
43
TCP/IP: Transporte (transport)
� Função: 
� Permitir comunicação fim-a-fim entre 
programas do nível de Aplicação;
� Garantir a confiabilidade na comunicação
� Divide a mensagem em pacotes no envio e os 
rearruma na chegada;
� Possui dois protocolos básicos: 
� TCP (Transmission Control Protocol); 
� UDP (User Datagram Protocol).
Intra-Rede
Inter-Rede
Transporte
Aplicação
44
TCP/IP: Camada de aplicação
� Serviços para usuários e aplicações
� Utiliza serviços da camada de transporte (TCP e 
UDP)
� Vários protocolos (um para cada tipo de serviço 
de rede)
Intra-Rede
Inter-Rede
Transporte
Aplicação
Protocolo Descrição
HTTP Serviço Web
FTP Transferência de arquivos
SMTP Correio eletrônico
Telnet Terminal remoto
DNS Serviço de nomes
SNMP Gerência remota
23
45
Principais protocolos TCP/IP
� Visão geral (camadas e principais protocolos)
Transporte
Rede
Acesso
à Rede
Aplicação
Modelo
Internet
TCP e UDP
IP
Ethernet
V.90/PPP
ADSLPPPoE
HTTP, FTP,
SMTP,
Telnet, DNS
SNMP
Pilha de
protocolos
46
Padrão IEEE 802
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
Arquitetura OSI
Físico
LLC
MAC
Arquitetura IEEE
24
47
Modelo IEEE 802
� Relação com o modelo de 5 camadas
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
LLC
MAC
Física
LLC
80
2.
3
80
2.
4
80
2.5
80
2.
11
80
2.
15
80
2.
16
Modelo 5
Camadas
Modelo
IEEE 802
Modelo
IEEE 802
48
Arquitetura IEEE 802: LAN
LLC LLC
MAC
Físico
MAC
Físico
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Host B
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Host A
Comunicação fim-a-fim
no enlace
SW
HW
25
49
Modelo IEEE 802
� Define apenas protocolos para as camadas física e de 
enlace
� Ótima compatibilidade com o modelo Internet
� Enlace dividida em 2 camadas:
� LLC (Logical Link Control)
� Compatibilizar os diversos tipos de MAC com a camada de 
rede e, opcionalmente, controle de erro e de fluxo
� MAC (Medium Access Control)
� Controle de acesso ao meio, construção do quadro, 
endereçamento e detecção de erro
50
Modelo IEEE 802
� Início da década de 80, o IEEE formou o grupo de trabalho 802
� Padronização de redes locais e metropolitanas
Padrão Descrição
802.2 Logical Link Control
802.3 Ethernet
802.4 Token bus
802.5 Token ring
802.6 Redes metropolitanas (MAN)
802.11 Redes locais sem fio (WLAN)
802.15 Redes pessoais sem fio (WPAN)
802.16 Redes metropolitanas sem fio (WMAN)