Redes I: Arquitectura e Normas Prof. Dr. Amine BERQIA bamine@ualg.pt http://w3.ualg.pt/~bamine/

Sumário A Necessidade de NORMAS ORGANIZAÇÔES DE NORMAS O MODELO DE REFERÊNCIA OSI Um MODELO DE REDE em Camadas As Sete Camadas do MODELO DE REFERÊNCIA OSI Conceitos Vantagens e Desvantagens do “layering” O MODELO DE REFERÊNCIA TCP/IP Modelo Híbrido : Tanenbaum 5 Layer Model

A NECESSIDADE DE STANDARDS Nas ultimas décadas muitas das redes foram construídas com hardware e implementações de software diferentes, como resultado estas eram incompatíveis e tornou-se difícil que redes que usavam especificações diferentes comunicassem entre si; Vendedores diferentes, países diferentes precisam comunicar Havia necessidade de criar um MODELO de REDE que ajudaria os vendedores a criar implementações de rede interoperacionais.

ORGANIZAÇÕES DE NORMAS(1) Internacional: ISO Internatinal Organisation for STANDARDISATION ISOC Internet Society ITU International Telecommunications Union Nacional: ANSI American National Standards Institute BSI Britsh Standards Institute NP Norma Portuguesa

ORGANIZAÇÕES DE NORMAS(2) Institute of Electrical and Electronic Engineers: IEEE é a maior sociedade profissional do mundo também é um sócio de ANSI um grupo de normalização que desenvolve normas para a computação os normas do IEEE para redes locais foram subsequentemente usados pela ISO como a base para suas normas em LANs

ISO - ORGANISATION FOR STANDARDISATION International Organisation for Standardisation (ISO) é um organização de normas Internacional responsável por uma gama extensiva de normas, incluindo muitas que são pertinentes ás redes,; Consiste em organizações de normas ; Em 1984 para ajudar a interconexão de redes sem necessariamente ter que redesenhar, o modelo Open Systems Interconnection (OSI) era aprovado como uma norma internacional para arquitectura de comunicações .

O MODELO DE REFERÊNCIA OSI (1) Interligar Computadores pode ser difícil (porque?) os computadores podem ser produzidos por fabricantes diferentes representações de dados diferentes níveis de voltagem diferentes para codificar 1 e 0 A idéia central é que qualquer computador no mundo deveria poder conectar com qualquer outro Deveria haver um sistema aberto.

O MODELO DE REFERÊNCIA OSI (2) O primeiro passo ao longo desta meta era o conceito de um modelo abstrato para comunicação entre computadores pela International Standards Organization Nome completo é o International Standards Organization Open Systems Interconnection 7 Layer Reference Model fornece um enquadramento para o desenvolvimento de normas de protocolo de Sistemas abertos

O MODELO DE REFERÊNCIA OSI (3) O modelo foi desenvolvido pela International Organisation for Standardisation (ISO) em 1984. É considerado o modelo Arquitectónico primário para comunicações inter-computadores. O modelo de OSI descreve como a informação ou os dados passam dos programas de aplicação (como folhas de calculo) por um meio duma rede (como cabo) para outro programa de aplicação localizado noutra rede . O modelo de referência OSI divide o problema de passar informação entre computadores por um meio de rede em SETE problemas menores e mais manejáveis. Esta separação em funções mais manejáveis menores é conhecida como “layering” ( distribuição por camadas).

UM MODELO DE REDE EM CAMADAS (1) O Modelo de Referência OSI está composto por sete camadas, cada uma especifica funções de rede particulares. Cada camada fornece um serviço à camada acima na especificação de protocolo. Cada camada comunica com o software ou hardware da mesma camada de outros computadores. As 4 camadas mais baixas (transporte, rede, ligação de dados e meio físico - camadas 4, 3, 2, e 1) são responsáveis pelo fluxo de dados de uma ponta á outra da rede. As quatro camadas superiores do modelo OSI (aplicação, apresentação e sessão - camadas 7, 6 e 5) estão orientadas mais para serviços para as aplicações. OS dados são Encapsulados com a necessária informação de protocolo á medida que descem as camadas antes de transitarem em rede.

AS SETE CAMADAS DO MODELO DE REFERÊNCIA OSI

CAMADA 7: APLICAÇÃO A camada de aplicação é a camada OSI que está mais perto do utilizador. Fornece serviços de rede às aplicações do utilizador. Difere das outras camadas porque não fornece serviços a qualquer outra camada OSI, mas sim a aplicações exteriores ao modelo OSI. Exemplos de tais aplicações são folhas de cálculo, programas de processamento de texto, e programas terminais da banca. A camada de aplicação estabelece a disponibilidade dos participantes duma comunicação, sincroniza e estabelece procedimentos para recuperação de erro e controle de integridade de dados.

CAMADA 6: APRESENTAÇÃO A camada de apresentação assegura que a informação que a camada de aplicação de um sistema envia é legível pela camada de aplicação de outro sistema. Se necessário, a camada de apresentação traduz formatos de dados múltiplos usando um formato comum. Fornece criptografia e compressão de dados. Exemplos: - JPEG, MPEG, ASCII, EBCDIC, HTML,.

CAMADA 5: SESSÃO A camada de sessão define como iniciar, controlar e terminar conversações entre aplicações. Isto inclui o controlo e a administração de mensagens bidireccionais múltiplas usando controle de diálogo. Também sincroniza o diálogo entre as camadas de apresentação de dois sistemas e administra a troca de dados entre eles. A camada de sessão oferece mecanismos para uma transferência de dados eficiente. Exemplos: - SQL, ASP(AppleTalk Session Protocol).

CAMADA 4: TRANSPORTE A camada de transporte controla o fluxo de informação para assegurar conectividade de fim-a-fim com precisão e segurança entre aplicações. A camada de transporte segmenta os dados do sistema que envia e recompõe os dados num fluxo de dados no sistema receptor. A fronteira entre a camada de transporte e a camada de sessão é análoga à fronteira entre os protocolos de aplicação e os protocolos de fluxo de dados. Considerando que as camadas de aplicação, apresentação, e de sessão estão relacionadas a assuntos de aplicação, as quatro camadas mais baixas estão relacionadas com assuntos de transporte de dados. OS Protocolos da camadas 4 incluem o TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol).

CAMADA 3: REDE Define a entrega de pacotes de fim-a-fim. Define o endereçamento lógico de forma que qualquer endpoint pode ser identificado. Define como o encaminhamento (routing) funciona e como rotas são criadas de forma que os pacotes possam ser entregues. A camada de rede também define como fragmentar um pacote em pacotes menores para poder acomodar meios físicos diferentes. Routers operam na Camada 3. Exemplos: - IP, IPX, AppleTalk.

CAMADA 2: LIGAÇÃO DE DADOS A camada de ligação de dados fornece acesso aos meios de acesso á rede e a transmissão física através destes meios, isto permite os dados localizarem o seu destino numa rede. A camada de ligação de dados fornece um meio de transporte seguro dos dados por uma ligação física usando os endereços “Media Access Control” (MAC). A camada de ligação de dados utiliza o MAC para definir um endereço de hardware ou de ligação de dados para que múltiplas estações possam compartilhar o mesmo meio e mesmo assim conseguirem identificar uma à outra. Preocupa-se com a topologia de rede, o acesso à rede, a notificação de erro, a entrega ordenada de quadros (frames), e o controle de fluxo. Exemplos: - Ethernet, Frame Relay, FDDI.

CAMADA 1: FÍSICA É a camada mais baixa no modelo de referência A camada física lida com as características físicas do meio de transmissão Esta camada contém especificações dos componentes físicos da rede Especificações para cabelagem, métodos de inter-conexão e propriedades eléctricas Ex: RS232C, X.25, Ethernet

Conceitos (1) As funções de comunicações são divididas num conjunto vertical de camadas: a composição das camada fornece a funcionalidade total requerida fazendo comunicar aplicações em computadores remotos; A cada camada é lhe atribuida um conjunto específico de funções; Cada camada foi projetada para executar as suas tarefas de um tal modo que minimiza o fluxo de informação entre fronteiras Assim a funcionalidade não é distribuída uniformemente resultando em algumas camadas serem mais complexas que outras; A camada de rede está particularmente cheia, enquanto a camada de sessão está quase vazia.

Conceitos (2) Cada camada fornece serviços à camada acima dela definido em termos de primitivas (funções básicas) e dados associados Cada camada depende camada abaixo dela nenhuma camada pode interagir com uma camada que não lhe seja vizinha

Vantagens do “layering” (Distribuição Por Camadas) “Divide and conquer” – Dividir e Conquistar Interfaces standard entre camadas permitem desenvolvimentos internos dentro das camadas Fácil permitir camadas de substituição para opções diferentes (orientado à conexão vs. datagram) Esconder Dados/código Podem ser substituídas camadas com camadas mais simples

Desvantagens do “layering” (Distribuição Por Camadas) Normas não definem como os dados serão passados entre camadas Camada N tem de simultaneamente: recolher dados da camada N+1 e camada N-1 Fornecer dados para á camada N+1 e camada N-1 Camada N-1 pode estar a fazer exactamente o mesmo: consequentemente a troca de dados é muito complexa!

Alternativas do modelo de ISO Alternativamente, é possível agrupar as três camadas mais baixas como dependentes da rede Para se agrupar as três camadas superiores, como envolvidas na troca de dados entre utilizadores finais Esta aproximação é semelhante à arquitectura do conjunto de protocolos TCP/IP que é utilizada numa das maiores redes, a ARPANET,

O Modelo de Referência TCP/IP

Nível de Acesso à Rede Grande omissão Não especificado, não abordado em literatura de pesquisa

Nível de Aplicação Não há camadas de session/apresentação --não existe necessidade Protocolos de alto-nível: original: telnet, ftp, smtp, dns recentes: http, nntp

Nível de Transporte Semelhante à Camada de Transporte OSI "conversação“ fim-a-fim Dois protocolos TCP: seguro, stream, controle de fluxo, conexão, UDP: não seguro, não há controle de fluxo, sem conexão, Protocolos e redes no modelo TCP/IP

Nível de Rede Comutação de Pacotes Sem conexão Pacotes podem : viajar por rotas diferentes perdidos fora de ordem Chamado IP (Internet Protocol)

Differenças: OSI e TCP/IP Modelo OSI antes dos protocolos implementações violadas(ex - broadcast) Protocolos TCP/IP antes do modelo modelo não se ajusta a outros protocolos não é útil para redes não TCP/IP OSI transport Orientado só à conexão TCP/IP transport conexão + sem conexão

Modelo Hibrido Tanenbaum 5 Layer Model Tanenbaum (Computer Networks, p44 Edition 3)

Modelo Híbrido Tanenbaum 5 Layer Model (2) ISO OSI 7 Modelo de Referência 7 Camadas (menos sessão e apresentação) é excepcionalmente útil para discutir redes Protocolos compatíveis com ISO OSI não são populares na indústria TCP/IP extremamente popular na indústria TCP/IP modelo praticamente não existente Assim o “cinco camadas” é um híbrido dos dois