Aula 7 – Modelo de Referência OSI/ISO Redes de Comunicação de Dados Prof. Esp. Cristiano José Cecanho

Conteúdo Modelo de referência OSI. Introdução a camadas de redes de computadores.

ISO A proposta inicial é criar um padrão, onde, cada fabricante deveria seguir para facilitar a comunicação para os sistemas de computador. A ISO (International Standards Organization) desenvolveu o modelo de referência OSI. Este modelo é composto de sete camadas.

Introdução a camada de redes de computadores O modelo de referência OSI é dividido em 7 camadas, cada uma com a sua responsabilidade. A formação do pacote, ou o caminho neste modelo de referência não é definitivo, mas a comunicação acontece verticalmente, não tendo como obrigação a passagem por todas as camadas.

Em sistemas distribuídos A comunicação é o “Coração” de qualquer Sistema Distribuído! Como processos em diferentes máquinas trocam informações? Resposta: Não é uma tarefa trivial! Desejável obter modelos onde a complexidade da comunicação seja transparente para o desenvolvedor.

Em sistemas distribuídos Sistemas distribuídos modernos consistem em milhares ou até em milhões de processos espalhados por uma rede de comunicação intrinsecamente não confiável, como é a Internet. Não há em vista algo que venha a substituir os recursos de comunicação oferecidos pela rede, portanto continuará sendo intrinsecamente complicado o desenvolvimento de sistemas distribuídos em larga escala.

Modelo Cliente - Servidor Participantes são divididos em: Servidores: implementam um serviço específico. Clientes: solicitam ao servidor um determinado serviço e espera pela resposta. Comportamento requisição-resposta.

Modelo Cliente – Servidor em sistemas distribuídos A inexistência de memória compartilhada obriga a que toda comunicação em sistemas distribuídos ocorra por recebimento e envio de mensagens de baixo nível. Quando um processo A deseja se comunicar com um processo B, em primeiro lugar ele monta uma mensagem em seu próprio espaço de endereço. Depois, executa uma chamada de sistema que faz com que o sistema operacional envie a mensagem pela rede até o processo desejado. Naturalmente os processos precisam concordar quanto ao significado dos bits enviados.

Modelo Cliente – Servidor em sistemas distribuídos Vários acordos são necessários, por exemplo quantos volts significa um bit 0 e quantos um bit 1? Como o receptor sabe qual é o último bit da mensagem? Como é possível detectar que uma mensagem foi danificada ou perdida? E detectar que uma mensagem foi danificada ou perdida? E o que fazer quando um problema é detectado? Seria o Modelo OSI a resposta? (a ISO-International Organizationfor Standardization desenvolveu o modelo OSI-Open Systems Interconnection ReferenceModel).

Modelo de referência OSI Modelo de referência proposto pela ISO para estabelecer um padrão de comunicação entre sistemas de computadores. Um tráfego é gerado na rede quando ocorre uma solicitação, onde, esta será alterada do modo que o usuário vê para o modo que a rede opera, ou seja, em forma de pacotes de dados.

Modelo de referência OSI Framework concebido pela ISO para a definição de padrões, visando a interconexão de sistemas heterogêneos (independência de fabricante, sistema operacional e plataforma de hardware). Descrito no documento ISO 7498, provê uma base conceitual para a interconexão de sistemas abertos e para o desenvolvimento de aplicações distribuídas. O termo “aberto” denota a habilidade do sistema em possuir conformidade com o modelo de referência e os padrões associados para a conexão

Modelo de referência OSI O modelo separa as funcionalidades e as capacidades de arquitetura de rede em camadas. Define também os termos e objetos que são palavras reservadas no mundo das redes. Camadas foram escolhidas para quebrar o problema em problemas menores, de tamanho razoável, relativamente independentes. Cada camada (N) usa os serviços da camada inferior (N-1) e adiciona funcionalidades particulares para prover serviço à camada superior (N+1). As camadas definem desde aspectos físicos até aspectos abstratos da aplicação. O modelo OSI é constituído de sete camadas: Aplicação, Apresentação, Sessão, Transporte, As Camadas do Modelo (cont.) Aplicação, Apresentação, Sessão, Transporte, Rede, Enlace e Física.

O modelo OSI

O modelo OSI

O Modelo OSI Camadas superiores: Prestam serviços relacionados com a natureza da aplicação. Tratam de aspectos de interoperação de aplicações Camadas inferiores: Possibilitam a interconexão de sistemas ou equipamentos individuais. Estão relacionadas a aspectos de transmissão e interconexão. Camada de transporte: Provê comunicação fim-a-fim entre aplicações.

Princípios do modelo OSI Agrupar funções similares em uma mesma camada, isto é, cada camada deve desempenhar uma função bem definida. Criar camadas separadas para manipular funções que são manifestamente diferentes no processo ou na Princípios do Modelo OSI são manifestamente diferentes no processo ou na tecnologia envolvida. Permitir alterações de funções ou protocolos dentro de uma camada sem afetar as outras. Uma camada deve ser criada onde houver necessidade de um outro grau de abstração. Não criar um número grande de camadas para que a tarefa de descrever e integrar as camadas não fique mais complexa do que o necessário. Criar, para cada camada, fronteiras somente com a sua camada superior e inferior. Criar uma fronteira onde a experiência do passado tenha demonstrado ser necessária essa separação.

Comunicação

Formato do Datagrama

Camada 1 - Física Camada que trata das características físicas, elétricas e mecânicas (hardware) necessárias para estabelecer a comunicação entre os dispositivos. Exemplo: RJ – 11: RJ – 45:

Camada 1 - Física Responsável pelo envio de bits. Trata da padronização das interfaces elétrica, mecânica e de sinalização. Protocolos são dependentes do meio de transmissão do link.

Camada 2 - Enlace de dados Sua função é estabelecer a comunicação com a camada física e os dados do computador. Detecta erros e controla a taxa de fluxo. Exemplo: um Telefonema?

Camada 2 - Enlace de dados Responsável pelo envio de frames entre os links. Característica importante: um datagrama pode ser manipulado por diferentes tipos de protocolos da camada de enlace: Ethernet (CSMA/CD), PPP. Cada protocolo diferente pode ou não implementar um conjunto de serviços. Exemplo: entrega confiável da informação

Diferença entre a camada 1 e 2 Os hubs são dispositivos burros, que operam na camada 1. Eles não entendem pacotes nem endereços de rede, simplesmente pegam os 1’s e 0’s que recebem em uma porta e os retransmitem para todas as outras. O hub atua simplesmente como um centralizador e repetidor, não é mais inteligente que um pedaço de cabo. Ao usar um hub, as colisões continuam ocorrendo, exatamente como aconteceria se você estivesse usando uma rede antiga, com cabo coaxial.

Diferença entre a camada 1 e 2 O endereço MAC (do inglês Media Access Control) é o endereço físico da estação, ou melhor, da interface de rede. É um endereço de 48 bits, representado em hexadecimal. O protocolo é responsável pelo controle de acesso de cada estação à rede Ethernet. Este endereço é o utilizado na camada 2 (Enlace) do Modelo OSI.

Diferença entre a camada 1 e 2 Os switches, por sua vez, trabalham na camada 2, assim como as próprias placas de rede. Eles entendem frames e endereços MAC e por isso são capazes de "fechar circuitos", transmitindo os frames apenas para o micro ligado na placa correta. Cada porta é ligada a um circuito separado, que são coordenados por um controlador central, que mantém uma tabela com os endereços MAC das estações ligadas a cada porta e pode assim checar o conteúdo de cada frame e encaminhá-lo à porta correta.

Diferença entre a camada 1 e 2 Apesar disso, os switches não entendem TCP/IP. Isso é trabalho para os roteadores, que trabalham na camada 3 e tomam suas decisões baseadas nos endereços IP dos emissores e destinatários dos pacotes, tentando sempre usar a rota mais curta.

Camada 3 – Rede A camada de rede é responsável pelo redirecionamento dos pacotes entre redes diferentes. Continuando com o exemplo do telefone, ao discar os número estamos criando uma caminho que a ligação deve seguir. Se, ainda, digitar o DDD, estabelece uma rota dentro os caminhos possíveis nas redes telefônicas.

Camada 3 – Rede Redes de longa distância são constituídas de muitos nós com diferente caminhos entre eles. Como definir um caminho entre um par origem-destino? Roteamento é a principal tarefa da camada de rede. Internet Protocol: protocolo sem conexão, onde pacotes são roteados de forma independente –best-effort service.

Camada 4 – Transporte Controla o fluxo de dados entre o emissor e o receptor, de forma a estabelecer a taxa de transmissão dos dados entre os dois. Em outras palavras, o emissor não enviar dados a mais que o receptor pode receber. Exemplo, uma pessoa em ponto final.

Camada 4 – Transporte Responsável pela comunicação lógica entre diferentes processos sendo executados em diferentes hosts (fim-a-fim). Protocolos da camada de transporte não estão implementados nos roteadores TCP: Transmission Control Protocol. IP: Internet Protocol. UDP: Universal Datagram Protocol (IP com algumas adições). Pode fornecer os seguintes serviços: Multiplexing/Demultiplexing. Transmissão confiável. Garantias de banda, retardo.

Camada 4 – Transporte

Camada 4 – Transporte Protocolos de Transporte na Internet Transmission Control Protocol (TCP) Orientado a Conexão Confiável, porém “lento” Universal Datagram Protocol (UDP) Sem conexão “Rápido”, porém não confiável A escolha está ligada as características da aplicação!

Camada 5 - Sessão Estabelece a comunicação fim-a-fim e complementa as funções da camada de transporte. Caso a comunicação seja interrompida por alguma anomalia, esta pode ser reestabelecida do ponto que parou. Esta operação é possível pelo fato da comunicação estar sendo monitorada.

Camada 6 - Apresentação Converte os dados para o formato padrão. Exemplo: do sinal analógico para o sinal digital que é o formato compreendido pelo computador.

Camada 6 - Apresentação Distintamente das outras camadas que essencialmente desejam levar bits do remetente ao receptor preocupando-se como confiabilidade e eficiência, a camada de apresentação preocupa-se com o significado dos bits. A intenção original dessa camada no modelo OSI era conter um conjunto de aplicações padronizadas de rede, como correio eletrônico, transferência de arquivos e emulação de terminal.

Camada 6 - Apresentação Na prática essa camada se tornou o repositório para todas as aplicações e protocolos que não se encaixam noutras camadas. Falta ao modelo OSI uma clara distinção entre aplicações, protocolos específicos de aplicações e protocolos de uso geral, como FTP: File Transfer Protocol.

Camada 7 - Aplicação Determina como ocorrerá o diálogo identificando nomes ou endereços. Exemplo telefônico: BINA

Camada 7 - Aplicação Distinção entre aplicação para redes e protocolos da camada de aplicação. Protocolo: pequena (talvez grande) peça de uma aplicação. Ex.1: Aplicação WEB → HTTP. Ex.2: Aplicação Email → SMTP. Protocolos definem: tipos de mensagens trocadas, sintaxe.

Características e protocolos entre as camadas PARÂMETRO FÍSICA HARDWARE 1s e 0s ENLACE CRC, MAC CONTROLE DE REDUNDÂNCIA E ACESSO REDE TCP/IP, ID, RIP, OSPF, BGP MONITORA O TRÁFEGO NA REDE TRANSPORTE TCP, UDP COM/SEM GARANTIA DE ENTREGA DO PACOTE SESSÃO SMTP, POP SINCRONIZAÇÃO APRESENTAÇÃO ASCII, EBCDIC COMPRIMI, DESCOMPACTA E CRIPTOGRAFA DADOS APLICAÇÃO HTTP, FTP, SMTP, POP BROWSER, GERENCIADORES DE E-MAIL

Exercícios Muitos siglas foram apresentadas durante a apresentação, monte um relatório com o significado de cada uma. Identifique que tipo de rede esta presente no laboratório. Identifique que tipo de topologia de rede esta presente no laboratório. Identifique que tipo de topologia existe na ETEC. Identifique e crie uma organização dos componentes existentes na rede do laboratório.