Aula Redes de Computadores - Modelo OSI - Exercicios com respostas

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MODELO OSI
Profª Geovália Oliveira Coelho
Geovalia.santos@ifmg.edu.br
Conceitos
O protocolo: é a “linguagem” usada pelos dispositivos de uma rede de modo que eles consigam se entender, isto é, trocar informações entre si. 
Para que todos os dispositivos de uma rede consigam conversar entre si, todos eles deverão estar usando uma mesma linguagem, isto é, um mesmo protocolo. 
Uma rede pode usar diversos protocolos, como o TCP/IP, o NetBEUI e o SPX/IPX, entre outros. 
Conceitos
Para entendermos melhor como os protocolos funcionam, considere as seguintes premissas: 
A maioria das transmissões de dados em redes locais é do tipo half-duplex. 
Tradicionalmente os computadores de uma rede compartilham um mesmo cabo e, com isso, todos os computadores recebem uma mesma informação ao mesmo tempo. 
Conceitos
Se uma transmissão está sendo feita entre dois dispositivos, nenhuma outra transmissão poderá ser feita ao mesmo tempo. 
Se um arquivo grande tiver de ser transmitido, os demais dispositivos da rede terão que esperar muito tempo para começarem a transmitir. 
Poderão ocorrer interferências de algum tipo no meio do caminho e o dado pode não chegar corretamente ao seu destino. 
Conceitos
Os protocolos são justamente uma solução para todos esses problemas. 
Primeiro, o protocolo pega os dados e divide ele em pequenos pedaços de tamanho fixo chamados pacotes ou quadros. 
Dados
1
2
3
4
Pacotes
Conceitos
Um arquivo não é transmitido na rede de uma só vez. 
Ex.: se um arquivo a ser transmitido possui 100 KB e o protocolo usado divide os dados em pacotes de 1 KB, então esse arquivo será transmitido em 100 pacotes de 1 KB cada. 
Conceitos
Dentro de cada pacote há uma informação de endereçamento que informa a origem e o destino do pacote. 
As placas de rede dos computadores possuem um endereço fixo, que é gravado em hardware. Dessa forma, o computador de destino sabe que o pacote atualmente transitando no cabo da rede é para ele, porque há o endereço de sua placa de rede (endereço MAC). 
Conceitos
Dessa forma, é possível que vários dispositivos se comuniquem “ao mesmo tempo” em uma rede. 
Fisicamente, essas transmissões não são efetuadas simultaneamente, mas intercalando os vários pacotes de dados. 
Conceitos
Como você pode facilmente notar, a velocidade da transmissão de dados em uma rede é altamente dependente do número de transmissões “simultâneas” que estão sendo efetuadas. 
Quanto mais transmissões estiverem em curso ao mesmo tempo, mais lenta será rede. 
Conceitos
Um cabo que transmite dados a 10 Mbps não consegue transmitir dados a uma velocidade maior do que esta. Com isso, para conseguir transmitir 2 dados a 10 Mbps, obrigatoriamente a velocidade desses dois dados tenderá a cair pela metade – 5 Mbps.
Dessa forma, há relação direta entre o número de máquinas instaladas em uma rede e o seu desempenho. 
Teoricamente, quanto mais máquinas colocarmos na rede, mais lenta ela será, pois maior será a probabilidade de mais de uma transmissão ser requerida por vez. 
Conceitos
A placa de rede, ao colocar um pacote de dados no cabo da rede, faz uma conta chamada checksum ou CRC (Cyclical Redudancy Check). 
Essa conta consiste em somar todos os bytes presentes no pacote de dados e enviar o resultado dentro do próprio pacote. 
A placa de rede do dispositivo receptor irá refazer essa conta e verificar se o resultado calculado corresponde ao valor enviado pelo dispositivo transmissor. 
Se os valores forem iguais, significa que o pacote chegou íntegro ao seu destino. 
Conceitos
Caso contrário, significa que houve algo de errado na transmissão (uma interferência no cabo, por exemplo) e os dados recebidos são diferentes dos originalmente enviados, ou seja, os dados chegaram corrompidos ao destino. 
Nesse caso, o dispositivo receptor pede ao transmissor uma retransmissão do pacote defeituoso. 
Com o uso de pacotes, a verificação de erros é feita a cada pacote recebido. 
Modelo OSI
Esse modelo é baseado em uma proposta desenvolvida pela ISO (International Standards Organization) com o objetivo de criar padrões de conectividade para interligar sistemas de computadores locais e remotos. 
O nome desse modelo é Modelo de Referência ISO OSI (Open Systems Interconnection), pois ele trata da interconexão de sistemas abertos — ou seja, sistemas que estão abertos à comunicação com outros sistemas. 
Modelo OSI
A maioria dos protocolos existentes – como o TCP/IP, IPX/SPX e o NetBEUI – não segue esse modelo de referência ao pé da letra. 
Todavia, o estudo deste modelo é extremamente didático, pois através dele há como entender como deveria ser um “protocolo ideal”, bem como facilita enormemente a comparação do funcionamento de protocolos criados por diferentes fabricantes. 
Modelo OSI
Esse modelo é baseado em uma proposta desenvolvida pela ISO (International Standards Organization) com o objetivo de criar padrões de conectividade para interligar sistemas de computadores locais e remotos. 
Modelo OSI
A camada n de uma máquina se comunica com a camada n da outra máquina. 
A maioria dos protocolos comerciais também trabalham com o conceito de camadas, porém essas camadas não necessariamente possuem o mesmo nome e função das apresentadas no modelo OSI. 
Coletivamente, as regras e convenções usadas nesse diálogo são chamadas de protocolo da camada n. 
Modelo OSI
Um conjunto de camadas de protocolos é chamado de arquitetura de rede. A especificação de uma arquitetura deve conter informações suficientes para permitir que um implementador desenvolva o programa ou construa o hardware de cada camada de modo que ela transmita corretamente o protocolo adequado.
Uma lista de protocolos usados por um determinado sistema, um protocolo por camada é chamada de pilha de protocolos. 
Modelo OSI
Na transmissão de um dado, cada camada pega as informações passadas pela camada superior, acrescenta informações pelas quais ela seja responsável e passa os dados para a camada imediatamente inferior (encapsulamento). 
Modelo OSI
Modelo OSI
As camadas do modelo OSI podem ser divididas em três grupos. 
Modelo OSI
As camadas de rede se preocupam com a transmissão e recepção dos dados através da rede e, portanto, são camadas de baixo nível. 
A camada de transporte é responsável por pegar os dados recebidos pela rede e repassá-los para as camadas de aplicação de uma forma compreensível, isto é, ela pega os pacotes de dados e transformados em dados quase prontos para serem usados pela aplicação. 
Modelo OSI
As camadas de aplicação, que são camadas de alto nível, colocam o dado recebido em um padrão que seja compreensível pelo programa (aplicação) que fará uso desse dado.
Modelo OSI
Pacotes e quadros, duas coisas distintas:
Um quadro é um conjunto de dados enviados através da rede, de forma mais “bruta” ou, melhor dizendo, de mais baixo nível. 
Dentro de um quadro encontramos informações de endereçamento físico, como, por exemplo, o endereço real de uma placa de rede. 
Logo, um quadro está associado às camadas mais baixas (1 e 2) do modelo OSI. 
 
Modelo OSI
Um pacote de dados se refere a um conjunto de dados manipulados nas camadas 3 e 4 do modelo 0SI. 
No pacote há informações de endereçamento virtual. Por exemplo, a camada 4 cria um pacote de dados para ser enviado pela rede e a camada 2 divide esse pacote em vários quadros que serão efetivamente enviados através do cabo da rede. 
Um pacote, portanto, contém a informação proveniente de vários quadros. 
Modelo OSI
Modelo OSI
Camada 7: Aplicação 
Faz a interface entre o protocolo de comunicação e o aplicativo que pediu ou receberá a informação através da rede. 
Por exemplo, se você quiser baixar o seu e-­mail com seu aplicativo de e-mail, ele entrará em contato com a camada de Aplicação do protocolo de rede efetuando este pedido.
Modelo OSI
Camada 6: Apresentação 
Converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão desse dado, ouseja, um formato entendido pelo protocolo usado. 
Pode ser usado na compressão de dados e criptografia. 
Modelo OSI
Camada 5: Sessão 
Permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação. 
Nesta sessão, essas aplicações definem como será feita a transmissão de dados e coloca marcações nos dados que estão sendo transmitidos. 
Se porventura a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor.
Modelo OSI
Camada 4: Transporte 
É responsável por pegar os dados enviados pela camada de Sessão e dividí-los em pacotes que serão transmitidos pela rede, ou, melhor dizendo, repassados para a camada de Rede. 
No receptor, a camada de Transporte é responsável por pegar os pacotes recebidos da camada de Rede e remontar o dado original para enviá-lo à camada de Sessão. 
Isso inclui controle de fluxo (ordenar pacotes) e correção de erros (envio do acknowledge).
Modelo OSI
Camada 3: Rede 
É responsável pelo endereçamento dos pacotes, convertendo endereços lógicos em endereços físicos, de forma que os pacotes consigam chegar corretamente ao destino. 
Essa camada também determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino, baseada em fatores como condições de tráfego da rede e prioridades.
Modelo OSI
Camada 2: Enlace de Dados 
Pega os pacotes de dados recebidos da camada de Rede e os transforma em quadros que serão trafegados pela rede, adicionando informações como o endereço da placa de rede de origem, o endereço da placa de rede de destino, dados de controle, os dados em si e o CRC. 
Modelo OSI
Camada : Física
Pega os quadros da camada de Enlace de Dados e os transforma em sinais compatíveis com o meio onde os dados deverão ser transmitidos. 
Modelo OSI
Encapsulamento dos Dados
 Pacotes
Encapsulamento dos Dados
Dados: conteúdo a ser transmitido.
Pacotes: 
Encapsulamento dos Dados
Quadros:
Bits:
Atividades
1) O que é o modelo OSI?
O Modelo OSI é baseado em uma proposta desenvolvida pela ISO (Organização de Padrões Internacionais). O nome do modelo é Modelo de Referência OSI (Open Systems Interconnection), pois ele trata da interconexão de sistemas abertos — ou seja, sistemas que estão abertos à comunicação com outros sistemas. 
O estudo do Modelo OSI é extremamente didático, pois através dele há como entender como deveria ser um “protocolo ideal”, bem como facilita enormemente a comparação do funcionamento de protocolos criados por diferentes fabricantes. 
Atividades
2) Quais são as camadas do modelo OSI, em ordem?
Atividades
3) Quais são as camadas do modelo OSI que geralmente tratam de hardware e quais são as camadas do modelo OSI que geralmente tratam de software?
Atividades
4) Como ocorre o encapsulamento de dados no modelo OSI? 
Atividades
5) Descreva de forma suscinta, qual a função de cada camada do modelo OSI.
A Camada de Aplicação faz a interface entre o aplicativo que solicitou o envio ou o recebimento dos dados e o protocolo de comunicação.
A Camada de Apresentação converte o formato do dado recebido da Camada de Aplicação em um formato entendível pela rede. Essa camada também trabalha com a criptografia e compressão dos dados.
Atividades
A Camada de Sessão estabelece uma comunicação exclusiva entre máquinas diferentes. Além disso, essa camada coloca marcações nos dados, pois se a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor.
A Camada de Transporte divide os dados oriundos da Camada de Sessão em pacotes. Além disso, essa camada ordena os pacotes e controla o fluxo, através de uma mensagem chamada de ack.
Atividades
A Camada de Rede é responsável pelo endereçamento dos pacotes trocando os endereços lógicos para endereços físicos (endereço MAC). Além disso, essa camada define a melhor rota dos pacotes baseada em condições de tráfego e distância entre o transmissor e o receptor.
A Camada de Enlace de Dados transforma os pacotes oriundos da Camada de Rede em quadros que serão transmitidos na rede, adicionando informações como o endereço MAC de origem, o endereço MAC de destino, dados de controle, os dados em si e o CRC. 
Atividades
A Camada Física transforma os quadros da Camada de Enlace de Dados em sinais compatíveis com o meio de transmissão (bits).
6) Qual a função da Camada de Rede?
A Camada de Rede é responsável pelo endereçamento dos pacotes trocando os endereços lógicos para endereços físicos (endereço MAC). Além disso, essa camada define a melhor rota dos pacotes baseada em condições de tráfego e distância entre o transmissor e o receptor.
7) Qual camada do modelo OSI em que o switch atua?
A camada é a de Enlace de Dados.