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Comunicação de Dados por Fernando Luís Dotti

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Apresentação em tema: "Comunicação de Dados por Fernando Luís Dotti"— Transcrição da apresentação:

1 Comunicação de Dados por Fernando Luís Dotti

2 Sumário n Modelo de sistema de comunicação n WANs, LANs n Arquiteturas de Protocolos * Fontes: Stalling, W. Data and Computer Commmunications Transparências Stallings e Ana Benso

3 Modelo de Comunicação n Origem –Gera dados a serem transmitidos n Transmissor –Converte os dados em sinais transmissíveis n Sistema de Transmissão –Transmite os sinais n Receptor –Converte os sinais recebidos em dados n Destino –Trata os dados recebidos

4 Modelo - Diagrama

5 Comunicação n Utilização do sistema de transmissão n Interfaceamento n Geração de Sinais n Sincronização n Detecção e correção de erros n Endereçamento e roteamento n Formatação das mensagens n Segurança n Gerenciamento da rede

6 Modelo de Comunicação - Sinais

7 A Rede n Ligações ponto-a-ponto nem sempre são práticas –distância entre os dispositivos –grande número de dispositivos interconectados n Rede de comunicação

8 Modelo de Rede

9 Wide Area Networks - WANs n Grandes áreas geográficas n Rede pública de comunicação n Híbrida = redes públicas + redes privadas n Tecnologias –Redes de Comutação de Circuitos –Redes de Comutação de Pacotes –Frame relay –Asynchronous Transfer Mode (ATM)

10 Chaveamento de Circuito n Caminho de comunicação dedicado é estabelecido durante a conversação n e.g. rede de telefonia

11 Chaveamento de Pacote n Dados enviados em pequenos pacotes de dados n pacotes passados de nodo em nodo entre fonte e destino n usado para comunicação terminal- computador e computador-computador

12 Frame Relay n Chaveamento de pacote: –alto overhead para compensar erros existentes no canal de transmissão n Sistemas modernos são mais confiáveis n Erros tratados no sistema final e não em nodos intermediários n Maior parte do overhead é eliminado

13 Asynchronous Transfer Mode n ATM n Evolução do frame relay n Baixo overhead para controle de erros n Pacotes de tamanho fixo - célula n Desde alguns Mbps até Gbps n Possível alocar canais de capacidade garantida

14 Local Area Networks - LANs n Distâncias pequenas –soluções técnicas diferentes n Usualmente privadas n Alta taxa de transferência de dados n Tecnologias –Ethernet, Fast Ethernet, GigaEthernet –Token Ring –ATM

15 Arquitetura de Protocolos

16 n controle de erros: canais mais confiáveis - retransmissão n reseqüenciamento: reordenar mensagens fora de ordem n controle de fluxo: evita inundar receptor mais lento n controle de congestionamento: evita inundar rede mais lenta n fragmentação: dividir mensagens em pedaços menores para adaptar a camada de protocolo inferior n multiplexação: combinar várias sessões de comunicação em um canal n compressão de dados n translação de formatos entre fonte e destino n resolução de endereços n roteamento de pacotes n...

17 Arquitetura de Protocolos n Divisão da complexidade n Tarefa de comunicação dividida em módulos n Módulos -> protocolos

18 Arquitetura de Protocolos n Exemplo: TCP/IP

19 Arquitetura de Protocolos TCP/IP n Desenvolvido pela Agencia de Progetos Avançados de Pesquisa (US Defense Advanced Research Project Agency -DARPA) para sua rede de pacotes (ARPANET) n Utilizado na internet n Níveis principais –aplicação –transporte fim a fim –internet –nível de acesso a rede –nível físico

20 Nível Físico n Interface entre dispositivo de transmissão (computador) e meio de transmissão ou rede n Características do meio de transmissão n Níveis de sinais n Taxas de transmissão n etc.

21 Nível de acesso a rede (enlace) n Troca de dados entre sistemas adjacentes - i.e. compartilham mesma rede física n endereçamento n controle de erros, fluxo

22 Nível Internet (IP) n Sistemas podem estar acoplados a diferentes redes físicas n Funções de roteamento entre redes físicas diferentes n Implementado em sistemas finais e roteadores

23 Nível de Transporte (TCP) n Entrega confiável dos dados –ordenação –entrega completa –eliminação de duplicatas

24 Nível de Aplicação n Suporte a aplicações do usuário –e.g. http –SMPT –ftp –telnet –etc.

25 Arquitetura de Protocolos TCP/IP

26 Protocol Data Units (PDU) n Em cada nível, protocolos são utilizados para comunicar n Informação de controle é adicionada aos dados do usuário em cada nível

27 Protocol Data Units (PDU) n PDU de Transporte –dados vindos da aplicação –nível de transporte pode fragmentar os dados –cada fragmento com um cabeçalho de controle, adicionando: endereço final número de sequencia código de detecção de erro –Dados do usuário + controle = PDU de transporte Unidade de Dado do Protocolo de Transporte

28 Protocol Data Units (PDU) n PDU de Rede –dados vindos do nível de transporte –nível de rede adiciona endereços origem e destino –Dados do usuário (PDU de Transporte) + controle = PDU de rede Unidade de Dado do Protocolo de Rede

29 Protocol Data Units (PDU)

30 PDUs noTCP/IP

31 Arquitetura de Protocolos n Elementos básicos –Sintaxe Formato dos dados e controle transmitidos –Semântica significado do controle transmitido –Temporização Diferenças de velocidade na rede Validade das informações

32 Arquitetura de Protocolos n Encapsulamento n Segmentação e Blocagem n Controle de Conexão n Entrega ordenada n Controle de Fluxo n Controle de Erro n Endereçamento n Multiplexação n Serviços de Transmissão

33 Arquitetura de Protocolos Encapsulamento n Adição de informações de controle aos dados –informações de endereçamento –informações para detecção de erro –informações de controle do protocolo

34 Arquitetura de Protocolos Segmentação n Blocos de dados estão fora dos limites n Mensagens do nível de aplicação são grandes n Pacotes de redes devem ser pequenos n Divir um pacotes em vários é segmentação (ou fragmentação no TCP/IP) –blocos ATM (células) tem 53 bytes –blocos Ethernet (frames) tem 1500 bytes

35 Arquitetura de Protocolos Por que Fragmentar? n Vantagens –controle de erro mais eficiente –igualdade no acesso aos recursos da rede –atraso menor –bufferes menores para envio/recepção n Desvantagens –Overhead –aumenta as interrupções no receptor –mais tempo de processamento

36 Arquitetura de Protocolos Controle de Conexão n Estabelecimento da conexão n Transferência de dados n Encerramento da conexão n Gerencimamento de resets ou perda da conexão n Números de seqüência usados para –entrega ordenada –controle de fluxo –controle de erro

37 Arquitetura de Protocolos Serviço não Orientado a Conexão

38 Arquitetura de Protocolos Serviço Orientado a Conexão

39 Arquitetura de Protocolos Entrega Ordenada n Pacotes passam por diferentes redes até chegar ao destino n Pacotes podem chegar fora de ordem n Número sequecial permite a ordenação dos pacotes

40 Arquitetura de Protocolos Controle de Fluxo n Executado pela entidade receptora n Limita a quantidade ou a taxa de transferência dos dados n Stop and wait n Sistema de créditos –Sliding window

41 Arquitetura de Protocolos Controle de Erros n Controla perdas e erros de transmissão n Detecção de erros –A origem insere bits para detecção de erros –O receptor verifica a ocorrência de erros –Se está OK, aceita o pacote (acknowledge) –Se tem erros, descarta o pacote n Retransmissão –Se o reconhecimento não chegar a origem em tempo, retransmite o pacote. n Executado em vários níveis

42 Arquitetura de Protocolos Serviços não Confirmados service.request service.indication

43 Arquitetura de Protocolos Serviços Confirmados service.request service.indication service.confirm service.response

44 Arquitetura de Protocolos Endereçamento n Nível do Endereçamento n Escopo do Endereçamento n Identificadores de Conexão n Modo de Endereçamento

45 Arquitetura de Protocolos Nível do Endereçamento n Nível na arquietura em uso na entidade n Endereço único para cada sistema (hostsI) e roteadores n Endereço de nível de rede –Endereço IP (TCP/IP) –NSAP - Network service access point (OSI) n Processos dentro do sistema –Número da porta (TCP/IP) –SAP - Service access point (OSI)

46 Arquitetura de Protocolos Conceitos de Endereço

47 Arquitetura de Protocolos Escopo do Endereçamento n Endereço único –Existe somente um sistema com endereço X n Aplicabilidade global –Em qualquer sistema é possível identificar qualquer outro sistema pelo seu endereço global –O endereço X identifica um sistema vísivel de qualquer lugar da rede n Exemplo: Endereços MAC em redes IEEE 802

48 Arquitetura de Protocolos Identificadores de Conexão n Transferência orientada a conexão n Alocar identirficador durante transferência –reduz overhead: identificadores menores que endereços globais; –roteamento pode ser fixo, baseado nos identificadores

49 Arquitetura de Protocolos Modos de Endereçamento n Usualmente um endereço refere-se a um único sistema –Unicast n Pode endereçar todas as entidades dentro de um domínio –Broadcast n Pode endereçar um subconjunto de entidades dentro de um domínio –Multicast

50 Arquitetura de Protocolos Multiplexação n Suporte a múltiplas conexões em uma máquina n Mapeamento de múltiplas conexões de um nível e uma conexão de outro nível

51 Arquitetura de Protocolos Serviços de Transmissão n Prioridade –controle de mensanges n Quality of service (QoS) –throughput mínimo aceitável –retardo máximo aceitável n Segurança –restrições de acesso

52 Modelo de Referência OSI - Open Systems Interconnection Princípios: n nível tem funções bem definidas e diferenciadas n números de níveis suficientes para conter as funções distintas sem sobrecaga ou redundância n arquitetura para interoperabilidade de sistemas heterôgeneos

53 OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Redes Enlace Físico Transferência de Arquivos, , etc Sixtaxe Abstrata, Sintaxe de Contexto Estabelecimeto e Gerência da Conexão Comunicação fim-a-fim Roteamento, endereçamento,... Funções entre máquinas adjacentes, acesso ao meio Transmissão de sinais

54 OSI - Protocolo de Nível N P. Sessão Físico Enlace Rede Transporte Sessão Apresentação Aplicação Físico Enlace Rede Transporte Sessão Apresentação Aplicação P. Aplicação P. Apresentação P. Transporte P. Rede P. Enlace P. Físico

55 OSI

56 OSI - Framework

57 OSI - Framework... N + 1 N N - 1 SAP N + 1 N N - 1 SAP Protocolo N + 1 Protocolo N Protocolo N - 1

58 OSI - Conceitos n Especificação de protocolos –operam entre o mesmo nível entre dois sistemas –pode envolver diferentes sistemas operacionais –precisa o formato das unidades de dados a semântica de todos os campos n Definição de Serviço –descrição do que é provido n Endereçamento –referciando pelos SAPs (Service Access Points)

59 OSI - Níveis n Físico –dispositivos entre interfaces físicas mecânica elétrica funcional procedural n Enlace –ativação, manutenção e desativação de um enlace confiável –detecção e controle de erro

60 OSI - Níveis n Rede –roteamento –níveis superiores não necessitam conhecer a tecnologia subjacente n Transporte –transporte de dados entre sistemas fim-a-fim –controle de erro –sequenciamento –controle de fluxo –QoS

61 OSI - Níveis n Sessão –Controle de diálogos entre aplicações –Sincronização –Recuperação de falhas n Apresentação –Codificação e formatação de dados –Compressão de dados –Criptografia n Aplicação –X.500, X.400, FTAM, CMISE (CMIP),...

62 OSI - O Uso de Relay

63 Arquitetura TCP/IP n Arquitetura de protocolos comercialmente dominante n Especificada e extensivamente utilizada antes da OSI n Desenvolvida por pesquisadores do departamento de defesa n Usada na Internet

64 Arquitetura TCP/IP Aplicação Tranporte Internetwork Host to Network FTP Telnet HTTP TCP UDP IP Ethernet Ponto-a Fast E. Ponto Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Físico

65 OSI v TCP/IP

66 Arquitetura TCP/IP n Nível de Aplicação –Comunicação entre processos de aplicação n Nível de Transporte –Transmissão de dados fim-a-fim –Pode incluir mecanismos de confiabilidade (TCP) –Suprime detalhes dos níveis inferiores n Nível de Rede –Rotemamento de pacotes –Interface entre o sistema e a rede

67 Protocolos de Aplicação TCP/IP

68 Protocolos Internet

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