Redes de Computadores

Nesta Aula Nessa Aula Exemplo de redes Arquitetura em camadas

Arquitetura em camadas 1950 – Guerra fria. Rede de telefonia

Arquitetura em camadas 1950 – Guerra fria. Rede de telefonia

Arquitetura em camadas 1960 – RAND Corporation – Paul Baran Altamente descentralizado. Tolerante a falhas. Tecnologia digital. Comutação de pacotes. Avaliação da AT&T Rede de Baran não pode ser construída. Ideia foi abandonada

Arquitetura em camadas 1967 – ARPA (Advanced Research Projects Agency-1957) Wesley Clark – sugeriu sub-rede comutada por pacotes Cada host com seu próprio roteador. Um documento foi apresentado em um simpósio. Donald Davis apresentou uma rede de pacotes que conectava computadores em um campus na Inglaterra. Surgiu assim a ARPANET TCP/IP – conectadas a LANs Surgiu o DNS

Arquitetura em camadas 1970 – NSF (National Science Foundation) ARPANET – Controlada pelo Departamento Defesa do EUA Criar backbone para conectar seis supercomputadores. Conexão linhas privada de 56 kbps. Adição de mais 20 redes regionais. Surgiu assim a NSFNET com milhares de universidades, laboratórios, bibliotecas e museus. Conectou-se a ARPANET. 1º backbone fibra 448 kbps, 1990 2º 1,5 Mbps Em 1990 a ANS (Advanced Networks and Services) criada pela MERIT, MCI e IBM sem fins lucrativos assumiram a ANSNET. Beckbones atualizados para 45 Mbps. 1995 America Online. / EuropaNET / EBONE

Internet Backbone NAP ISP Regional Backbone POP Sistema telefônico Network Access Point ISP Regional Backbone POP Point Of Presence Sistema telefônico LAN Corporativa Intranet Cliente Servidores

Exemplos de redes ARPANET Descentralizada. Tolerante a falha em guerra. Telefonia Qualidade de serviço (se conectou, fluxo garantido). Faturamento (conectou, inicia a cobrança).

Exemplos de redes X.25 1970 Um computador se conectava a um outro por uma ligação telefônica e recebia um número de conexão. Pacotes tinha nº sequência, confirmação e dados. Frame Relay 1980 Sem controle de erro ou fluxo. Os pacotes eram entregues em ordem (quando eram entregues).

Exemplos de redes ATM (Asynchronous Transfer mode) 1990 Prometia resolver os problemas de telecomunicação. Derrubada pela baixa qualidade de serviço da Internet. Amplamente utilizada pela telefonia hoje.

Exemplos de redes Ethernet IEEE 802.3 ALOHANET (Havaí) Ilhas com transmissores de rádio com 2 frequência. Ethernet ( Éter luminoso ) 1 – O transmissor verifica se o canal está livre. 2 – Se estiver livre, inicia a transmissão e verifica se ocorre interferência (colisão de dados) 3 – Se houver colisão cada transmissor dispara um temporizador aleatório, bloqueia o canal e no final do tempo tenta novamente.

Exemplos de redes LANs sem fio IEEE 802.11 (WiFi) Ponto de acesso (presença de uma estação base) Ad hoc (ausência de uma estação base)

Arquitetura em camadas Questões de Projeto: Endereçamento (Máquina e Processo). Transferência (Sentido único, dados normais/urgentes). Controle de erros (Correção ou detecção). Sequência dos fragmentos. Controle de Fluxo. Multiplexação e demultiplexação. Roteamento.

Arquitetura em camadas Qualidade do serviço: Serviços Orientado a Conexão. Sistema telefônico - Pega o fone, disca, fala e desliga. A ordem é preservada. O receptor confirma o recebimento da mensagem. São negociados parâmetros (Tamanho, velocidade) Serviço sem conexão Sistema postal - Mensagens individuais com o endereço de destino completo. A ordem nem sempre é preservada. Nem sempre há negociações ou confirmações. Existe o modo solicitação/resposta.

Arquitetura em camadas Servidor ATIVO 1Solicita Conexão Processo Cliente Processo Servidor 2ACK (Reconhecimento) 3 Solicita Dados 4Resposta Chamadas do sistema Chamadas do sistema 5Desconecta S.O. S.O. 6Desconecta 6 pacotes para completar o protocolo

Arquitetura em camadas Serviço: Conjunto de primitivas (operações) que uma camada oferece a camada acima. Listen, Connect, Receive, Send, Disconect Interface: Informa como os processos acima podem acessar a camada. Especifica quais são os parâmetros e os resultados a serem esperados.

Arquitetura em camadas Protocolos Camada 5 Camada 5 Interface entre camadas Camada 4 Camada 4 Camada 3 Camada 3 Camada 2 Camada 2 Camada 1 Camada 1 Meio Físico

Arquitetura em camadas Personagem/Serviço Dialetos Secretária Laura Híndi Filósofo Hindu Urdu, Caxemira Correio Y Mandarim,Inglês Tradutor Pedro Híndi, Urdu Secretária Rose Mandarim Tradutor Marcos Mandarim,Cantonês Filósofo Chinês Cantonês, Sichuanês. Correio X Hindi, Inglês नमस्कार, तुम कैसे हो? 你好，你好吗？

Arquitetura em camadas ? ? ? ? ? ? ? ?

Arquitetura em camadas Filósofo Hindu Filósofo Chinês Tradutor Pedro Tradutor Marcos Secretária Laura Secretária Rose Correio X Correio Y

Arquitetura em camadas M=Mensagem – H=Cabeçalho – T=Tamanho 5 4 3 2 M Mensagem do programa H4 M Controle, sequência H3 H4 M1 H3 M2 Divisão, caminho H2 H3 H4 M1 T2 H2 H3 M2 T2 Início e Fim Para camada 1 da outra máquina

Arquitetura em camadas Serviço oferecido pela camada k Protocolo: Conjunto de regras que controla o formato e o significado dos pacotes, ou mensagens, que são trocados pelas entidades pares contidas em uma camada. É a implementação de um serviço e consequentemente transparente para o usuário. Camada k+1 Camada k+1 Serviço oferecido pela camada k Camada K Camada K Protocolo Camada k-1 Camada k-1

Arquitetura em camadas Modelos de Referência: OSI (Open System Interconnection) (Antes de 90) Desenvolvido pela ISO (Internacional Standards Organization) Atualmente, os protocolos associados raramente são usados, mas o modelo ainda é válido. TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) Se tornou a arquitetura comercial predominante. Usado de forma intensiva na Internet.

Arquitetura em camadas Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Redes Enlace de dados Física

Arquitetura em camadas Camada Física (bits individuais de um ponto a outro) Coordena as funções para transportar um fluxo de bits através de um meio Físico (elétrico ou óptico). Especificações mecânicas e elétricas da interface e do meio de transmissão. Taxa de dados (Frequência / duração do bit / clock). Configuração da Linha (ponto a ponto, multiponto). Topologia (quais?) Modo de Transmissão Simplex Half-duplex Full-duplex

Arquitetura em camadas Camada de Enlace de dados (quadros de um ponto a outro) Transforma a transmissão bruta da camada de rede em um link confiável entre dois pontos. Divide os dados em quadros/Frames (com centenas ou milhares de bits) e transmite-os sequencialmente. Identifica dispositivos emissor e receptor do quadro com endereços físicos (MAC). Detecta erros e retransmite quadros perdidos/danificados Regula o fluxo para não sobrecarregar o receptor. Controla o acesso compartilhado ao meio em redes de difusão. (quem assumirá o controle).

Arquitetura em camadas Camada de Rede (datagramas da origem ao destino) Controla a operação da sub-rede, ou seja, a maneira que os pacotes são roteados da origem até o destino. Identifica máquinas de origem e destino do datagramas com endereços lógicos (IP). Realiza o controle de congestionamento na rede. Está relacionada a qualidade do serviço (retardo, instabilidade, tempo em trânsito). Deve providenciar interconexão de redes heterogêneas. Praticamente não existe nas redes de difusão. Camada fim a fim

Arquitetura em camadas Camada de Transporte (mensagem de um processo a outro) Divide os dados das camadas superiores em unidades menores com números de sequência (segmentação e remontagem) quando orientada a conexão (TCP). OU, Envia mensagens isolada sem nenhuma garantia da ordem de entrega ou difusão correta, quando não orientada a conexão (UDP). Controle de erro e fluxo no nível origem ao destino. Identifica aplicativos de processo a processo (porta). Camada fim a fim, um programa na origem mantém conversação com outro semelhante no destino.

Arquitetura em camadas Camada de Sessão (diálogo e sincronização entre sistemas) Estabelece sessões entre usuários. Controle de diálogo - Quem deve transmitir em cada momento. Gerenciamento de token – Impedem que ambos tentem executar aplicações críticas ao mesmo tempo. Sincronização – Ao ocorrer uma falha em mensagens longas permite, continuar a partir do ponto que estavam. Camada fim a fim. Somente OSI

Arquitetura em camadas Camada de Apresentação Está relacionada a sintaxe e à semântica. Define qual a estrutura dos dados que serão trocados Criptografia e compressão Permite o intercâmbio de dados abstratos e de níveis mais altos, por exemplo dados bancários. Camada fim a fim. Somente OSI

Arquitetura em camadas Camada de Aplicação (prover serviços aos usuários) Contém os protocolos mais necessário aos usuários. Usados para transferência de arquivos, navegação web, correio eletrônico, etc. Camada fim a fim.

Arquitetura em camadas Implementação: Sistemas Finais: Implementam as 5 camadas. A maior complexidade da internet e concentrada na periferia da rede. Roteadores: Camadas 1, 2 e 3. São capazes de implementar os protocolo IP. Comutadores de camada de enlace: Implementam as camadas 1 e 2, reconhecem os endereços Ethernet.

Arquitetura em camadas Modelo OSI Modelo TCP/IP Aplicação Apresentação Sessão Transporte Redes Enlace de dados Física Aplicação Transporte Inter-redes Host / Rede

Arquitetura em camadas Camada de Aplicação Contém os protocolos mais necessário aos usuários. Usados para transferência de arquivos, navegação web, correio eletrônico, etc. TELNET, FTP, SMTP, DNS, HTTP... Camada fim a fim. Equivale a combinação das camadas OSI Aplicação Apresentação Sessão

Arquitetura em camadas Camada de Transporte É representada principalmente pelos protocolos: TPC (Transmission Control Protocol) Orientado a conexão - Confiável Permite a entrega sem erros. Numeração/Ordenação) Controle de fluxo e congestionamento UDP (User Datagram Protocol) Sem conexão – Não Confiável Rápido. Consultas solicitação/resposta. SCTP (Stream Control Transmission Protocol) Aplicações recentes como voz sobre IP Melhor do TCP e UDP

Arquitetura em camadas Camada inter-Rede Permite que hosts injetem pacotes em qualquer rede e garante(?) o tráfego independente até o destino. IP (internet Protocol) Formato do pacote. Roteamento. Evita congestionamento

Arquitetura em camadas Modelo OSI Modelo TCP/IP Aplicação Apresentação Sessão Transporte Redes Enlace de dados Física Aplicação Transporte Redes Enlace Física Aplicação Transporte Inter -Redes Host / Redes + =

Atividades 1 – Elabore os desenhos representativos de uma rede Wifi com ponto de acesso e ad hoc 2 - Para que serve a hierarquia de protocolos e como funciona? 3 – Quais as diferenças entre serviços orientados a conexão e sem conexão? 4 – Defina protocolo? 5 – Quais as camadas do modelo OSI e TCP/IP (adotado pelo livro texto)? 6 – Cite três característica das camadas: física, enlace, rede, transporte e aplicação. 7 – Qual a diferença entre endereço físico e lógico. 8 – Qual a diferença entre Internet, intranet e ethernet.

Atividades 9 – Em redes locais de computadores, o protocolo de controle de acesso ao meio define um conjunto de regras que devem ser adotadas pelos múltiplos dispositivos para compartilhar o meio físico de transmissão. No caso de uma rede Ethernet IEEE 802.3 conectada fisicamente a um concentrador (hub), em que abordagem se baseia o protocolo de controle de acesso ao meio? a) ( ) na passagem de permissão em anel b) ( ) na ordenação com contenção c) ( ) na ordenação sem contenção d) ( ) na contenção com detecção de colisão e) ( ) na arbitragem centralizada

Atividades 9 – Uma arquitetura de rede é usualmente organizada em um conjunto de camadas e protocolos com o propósito de estruturar o hardware o software de comunicação. Como exemplos, têm-se as arquiteturas OSI e TCP/IP. A arquitetura TCP/IP, adotada na Internet, é um exemplo concreto de tecnologia de interconexão de redes e sistemas heterogêneos usada em escala global. Com relação à arquitetura TCP/IP, assinale Verdadeiro (V) ou Falso (F) a) ( ) A camada de interface de rede, também denominada intra rede, adota o conceito de portas para identificar os dispositivos da rede física. Cada porta é associada à interface de rede do dispositivo e os quadros enviados transportam o número das portas para identificar os dispositivos de origem e de destino.

Atividades b) ( ) A camada de rede, também denominada inter-rede, adota endereços IP para identificar as redes e seus dispositivos. Para interconectar redes físicas que adotam diferentes tamanhos máximos de quadros, a camada de rede adota os conceitos de fragmentação e remontagem de datagramas. c) ( ) A camada de transporte é responsável pelo processo de roteamento de datagramas. Nesse processo, a camada de transporte deve selecionar os caminhos ou rotas que os datagramas devem seguir entre os dispositivos de origem e de destino, passando assim através das várias redes interconectadas.

Atividades d) ( ) A camada de aplicação é composta por um conjunto de protocolos, que são implementados pelos processos executados nos dispositivos. Cada protocolo de aplicação deve especificar a interface gráfica ou textual oferecida pelo respectivo processo para permitir a interação com os usuários da aplicação. e) ( ) A arquitetura TCP/IP é uma implementação concreta da arquitetura conceitual OSI. Portanto, a arquitetura TCP/IP é também estruturada em 7 camadas, que são as camadas: física, de enlace, de rede, de transporte, de sessão, de apresentação e de aplicação.