Infra Estruturas Computacionais

Apresentação em tema: "Infra Estruturas Computacionais"— Transcrição da apresentação:

1 Infra Estruturas Computacionais
Professor: André Ferreira Material baseado: Prof. José Oliveira e outros

2 Arquitetura de Redes Para reduzir a complexidade de projeto:
A maioria das redes são organizadas como uma série de camadas ou níveis, cada uma construída sobre a outra; O número de camadas, o nome, o conteúdo e a função de cada camada varia de rede para rede, embora em todas as redes, o objetivo de cada camada seja oferecer para a camada superior certos serviços, liberando a camada superior de se preocupar com os detalhes de implementação desses serviços; A camada N de uma máquina da rede desenvolve uma troca de dados com a camada N de outra máquina: As regras e convenções que regem essa troca de dados são conhecidas como protocolo da camada N.

3 Arquitetura de Redes Basicamente, um protocolo é um acerto entre as partes que se comunicam sobre como a comunicação deve se desenvolver (Quem fala primeiro? Como se identificar um para o outro? Se um não entender uma dada mensagem, como proceder para pedir a repetição da mesma?).

4 Arquitetura de Redes - O que é um protocolo?
Protocolos de rede: - máquinas ao invés de pessoas - todas as atividades de comunicação na Internet são governadas por protocolos Protocolos humanos: - “que horas são?” - “ tenho uma dúvida?” - apresentações Protocolos definem o formato, ordem das msgs enviadas e recebidas pelas entidades da rede , e ações tomadas quando da transmissão ou recepção de msgs ... Msgs específicas são enviadas ... Ações específicas são realizadas quando as msgs são recebidas, ou acontecem outros eventos

5 Arquitetura de Redes Oi Oi Tempo <arquivo> TCP connection req.
TCP connection reply Oi Que horas são? Get Tempo <arquivo> 2:00

6 Fig.1 - Camadas, protocolos e interfaces
Arquitetura de Redes Um exemplo de uma rede em cinco níveis pode ser visto abaixo. Fig.1 - Camadas, protocolos e interfaces

7 Arquitetura de Redes Não há transferência de dados direta entre a camada 5 de uma máquina para a camada 5 de outra: Cada camada passa dados para a camada imediatamente inferior, até a camada mais baixa ser atingida; Abaixo da camada 1 está o meio físico de transmissão onde a comunicação realmente acontece; Entre cada par de camadas adjacentes, existe uma interface que define que operações primitivas e que serviços a camada inferior oferece para a camada superior, e o que cada camada deve fazer para interagir com a outra.

8 Arquitetura de Redes Um conjunto de camadas e protocolos de comunicação entre camadas do mesmo nível define uma Arquitetura de Rede: Por exemplo, a Internet usa a arquitetura TCP/IP ou a Arquitetura Internet. Uma lista de protocolos usados por um certo sistema define uma Pilha de Protocolos: Por exemplo, pode-se falar da pilha TCP/IP do sistema operacional AIX da IBM, da pilha TCP/IP do sistema operacional Solaris da SUN, da pilha TCP/IP do Windows 9x/NT, etc.

9 Arquitetura de Redes

10 Considerações de projeto para as camadas
Formas de transmissão de dados: como os dados trafegam na rede quando se dá a comunicação entre duas máquinas? Mão única (simplex): transmissão somente em um sentido no canal de transmissão; Mão dupla alternada (half-duplex): transmissão em ambos os sentidos, um sentido de cada vez; Mão dupla total (full-duplex): transmissão em ambos os sentidos, ao mesmo tempo. Controle de erro: como os canais de comunicação não são totalmente confiáveis, é necessário algum tipo de controle de erros para garantir confiabilidade nas comunicações.

11 Modelos de Referência

12 Modelos de Referência para Redes de Computadores
Para facilitar a troca de dados entre hosts de diversos fabricantes, tornou-se necessário definir uma arquitetura padrão, aberta e pública para redes de computadores. Com esse objetivo, duas arquiteturas acabaram tornando-se referências no mundo: Arquitetura RM-OSI/ISO, cujo modelo RM/OSI foi proposto para ser um referencial (de direito) para a indústria de computadores; Arquitetura Internet (ou TCP/IP), cujo modelo alternativo (de fato) foi proposto com o objetivo interligar redes heterogêneas (locais, metropolitanas e de longa distância).

13 Arquitetura RM-OSI/ISO
O objetivo do padrão internacional RM-OSI é fornecer uma base comum que permita o desenvolvimento coordenado de padrões para interconexão de sistemas; A denominação Open Systems Interconetion – OSI, qualifica padrões para o intercâmbio de informações entre sistemas, muito embora não implique em nenhuma implementação de tecnologia, ou modo de interconexão específicos.

14 O Modelo OSI da ISO OSI (Open System Interconnection);
ISO (International Standards Organization).

15 O Modelo OSI da ISO O RM-OSI, por si só, não define a arquitetura de uma rede porque não especifica com exatidão os serviços e protocolos de cada camada (ele simplesmente diz o que cada camada deve fazer). Dois sistemas distintos seguindo o RM-OSI não necessariamente vão conseguir se comunicar; A ISO, porém, produziu, e continua produzindo, documentos que definem com precisão os serviços e protocolos de cada uma das camadas do RM-OSI, mais especificamente, os chamados perfis funcionais que, quando seguidos por dois fabricantes, garantem a intercomunicabilidade entre dois sistemas.

16 O Modelo OSI da ISO Física: Transmissão pura de bits;
Algum controle de erros; Conectores; Forma de utilização do meio; Meio de transmissão; Interfaces mecânicas e elétricas.

17 O Modelo OSI da ISO Fornece características mecânicas, elétricas, funcionais e de procedimentos para ativar, manter e desativar conexões físicas para a transmissão de bits entre entidades do nível de enlace; O protocolo do nível físico dedica-se à transmissão de uma cadeia de bits: O projetista do protocolo deve decidir como representar 0s e 1s, quanto tempo durará um bit - intervalo de sinalização, se a transmissão é half ou full-duplex, como a conexão será estabelecida e desfeita, quantos pinos terá o conector da rede e quais seus significados, assim como outros detalhes elétricos e mecânicos.

18 O Modelo OSI da ISO Enlace de Dados:
Parecer ser livre de erros de transmissão; Detecção/Correção de erros; Fragmenta os dados em quadros; Processa os quadros de confirmação; Algum controle de fluxo.

19 O Modelo OSI da ISO Detecta e, opcionalmente, corrige erros que ocorram no nível físico (converte um canal de transmissão não confiável em confiável para o uso do nível de rede); Divide a seqüência de bits a serem transferidos em quadros (frames), cada um contendo alguma forma de redundância para detecção de erros: Trata o problema de evitar que um emissor envie dados ao receptor mais rapidamente que este possa processar. O problema é evitado com o uso de algum mecanismo de controle de fluxo que possibilita ao emissor saber qual o espaço disponível no receptor em um dado momento.

20 O Modelo OSI da ISO Rede: Controla a operação da sub-rede; Roteamento;
Controle de Congestionamento; Alguns problemas que podem surgir: Endereçamento; Pacotes podem ser muito grandes; Protocolos podem ser diferentes.

21 O Modelo OSI da ISO Fornece ao nível de transporte uma independência em relação a problemas de chaveamento e roteamento associados com o estabelecimento e operação de uma conexão em rede; Filosofias usadas na implementação do serviço oferecido: Serviço de Datagrama (não orientado a conexão): Nesse serviço cada pacote transmitido não tem relação passado/futuro com outros pacotes, devendo carregar consigo toda a informação de endereço destino. O roteamento é determinado por cada nó da rede toda vez que um pacote chega; Serviço de Circuito Virtual (orientado à conexão): Nesse serviço é necessário primeiramente que o transmissor envie um pacote de estabelecimento de conexão, para que seja estabelecido uma identificação associada ao circuito virtual, para uso posterior pelos pacotes subsequentes com o mesmo destino (os pacotes de uma mesma conversação não são independentes).

22 O Modelo OSI da ISO Transporte: Comunicação fim-a-fim;
Canal ponto-a-ponto e livre de erros; Estabelecimento/Encerramento de conexão; Controle de Fluxo; Mecanismo de nomeação. Saber com quem quer conversar.

23 O Modelo OSI da ISO Implementa comunicação fim a fim confiável, dado que o nível de rede pode não garantir a entrega de um pacote no destino e nem a ordem de chegada dos pacotes; Isola os níveis superiores da parte da transmissão da rede (nesse nível, a comunicação se da efetivamente entre o host de origem e o host de destino, enquanto que nos níveis inferiores a comunicação se dá entre hosts adjacentes que compõem o trajeto de ligação entre os hosts origem e destino).

24 O Modelo OSI da ISO Faz controle de fluxo, controle de seqüência fim a fim, detecção e recuperação de erros fim a fim e segmentação e blocagem de mensagens; Duas funções importantes desempenhadas pelo nível de transporte: Multiplexação (multiplexing): várias conexões de transporte partilhando a mesma conexão de rede; Fracionamento (splitting): uma conexão de transporte ligada a várias conexões de rede.

25 O Modelo OSI da ISO Sessão:
Estabelecimento de sessão entre hosts diferentes; Provê serviços aperfeiçoados: Login remoto; Transferência de arquivos. Gerência de tokens: exclusão mútua; Sincronização: inserção de checkpoints.

26 O Modelo OSI da ISO Controle de diálogo: permite o uso de pontos de sincronização (marcas lógicas inseridas de tempos em tempos) ao longo da comunicação entre duas aplicações para, no caso de uma interrupção do serviço de comunicação, a transferência de dados possa ser reiniciada a partir do último ponto de sincronização; Gerência de atividades: permite ao nível de sessão diferenciar partes (atividades) do intercâmbio de dados entre usuários da camada de sessão, de modo a permitir, por exemplo, a interrupção temporária do envio de uma mensagem de correio eletrônico longa, em benefício da transmissão de uma mensagem urgente curta .

27 O Modelo OSI da ISO Apresentação:
Se relaciona com a sintaxe/semântica dos dados; Codificação dos dados: computadores diferentes podem ter codificações diferentes; Compressão de dados; Criptografia.

28 O Modelo OSI da ISO Realiza transformações adequadas nos dados, antes de seu envio ao nível de sessão; Transformações típicas são: compressão de dados, criptografia, conversão de padrões de terminais e arquivos para padrões de rede e vice-versa; Quando realizamos a transferência de um arquivo de um ambiente ASCII (SUN/Solaris) para um ambiente EBCDIC (IBM/4381), o nível de apresentação é o responsável pela conversão dos dados de ASCII para EBCDIC.

29 O Modelo OSI da ISO Aplicação:
Variedade de protocolos comumente necessários; Terminal virtual; Transferência de arquivos; Correio eletrônico.

30 O Modelo OSI Objetivo da divisão em níveis: Simplificar;
Permitir atualizações tecnológicas; Permitir múltiplas soluções para um mesmo nível; Os níveis devem corresponder a funções diferenciadas; As funções similares ficam em um mesmo nível. Devem ser minimizadas as interações entre os níveis; Os níveis inferiores procuram estabelecer e garantir a qualidade da comunicação; Os níveis superiores procuram oferecer serviços para a aplicação.

31 Protocolos TCP/IP Um conjunto de protocolos que permitem que computadores possam se comunicar, não importando o fabricante ou o sistema operacional; Os dois protocolos mais importantes deram seus nomes à arquitetura: Transmission Control Protocol / Internet Protocol; A pilha de protocolos TCP/IP pode ser utilizada sobre qualquer estrutura de rede. Exemplo: Ethernets, Token Ring, PPP, X25, Frame Relay e etc.; A arquitetura TCP/IP, assim como o Modelo OSI, realiza a divisão de funções do sistema de comunicação em estruturas de camadas.

32 Camadas TCP/IP O modelo TCP/IP é formado por 4 camadas conforme abaixo: Aplicação; Transporte; Inter-Rede; Interface de Rede. Diferentemente do modelo OSI, o modelo TCP/IP não é um modelo apenas didático ou conceitual, pois, ele especifica os protocolos a serem utilizados em cada camada.

33 Camadas do Modelo TCP/IP

34 Camada de Aplicacão O TCP/IP reúne os protocolos que fornecem serviços de comunicação ao sistema e ao usuário; Inclui os detalhes das camadas de apresentação, sessão e aplicação do Modelo OSI; Inclui os protocolos de Serviços Básicos DNS / DHCP, e de serviços ao usuário Telnet / FTP / HTTP / SMTP e Etc.

35 Camada de Transporte Realiza o transporte de dados fim-a-fim, sem se preocupar com os elementos intermediários (endereços e caminhos); As suas atribuições envolvem a qualidade de serviços (confiabilidade), controle de fluxo de pacotes e a detecção e correção de erros; Principais Protocolos: UDP: User Datagram Protocol; TCP: Transmission Control Protocol.

36 Camada Inter-Rede Gerencia o movimento (comutação) e o roteamento dos pacotes na rede; Sua finalidade é enviar pacotes da origem de qualquer sub-rede e fazê-los chegar ao destino, independentemente do caminho e das redes que tomem para chegar lá, usando um identificador, o endereço IP; Principal Protocolo: IP (Internet Protocol); Outros Protocolos: ICMP (Internet Control Message Protocol) / IGMP (Internet Group Management Protocol).

37 Camada de interface de Rede
Este nível abrange o driver de dispositivo no S.O., a correspondente placa de rede e outros detalhes de hardware necessários para o interfaceamento físico com a rede; Essa camada se relaciona com tudo aquilo que um pacote necessita, para realmente estabelecer um link físico entre a origem e o destino; Inclui detalhes das tecnologias de LAN e WAN que foram empregadas; Equivalente às camadas física e de enlace do Modelo OSI; Exemplos de protocolos desta camada: X25 / Frame Relay / ATM / PPP / Ethernet / Token Ring / ARP e RARP.

38 Camadas TCP/IP

39 Semelhanças Modelo OSI x Modelo TCP/IP
Os dois modelos são organizados em camadas; Ambos modelos possuem camadas de Aplicação, embora incluam serviços muito diferentes; Ambos modelos possuem camadas de Transporte e de Rede (inter-rede) com funções comparáveis; Os dois modelos pressupõem o fluxo de pacotes e o encapsulamento dos dados; Qual dos dois modelos deve ser conhecido pelos profissionais da área? Ambos!

40 Diferenças Modelo OSI x TCP/IP
O modelo OSI definiu com clareza os conceitos de serviços, interfaces e protocolos. O TCP/IP não; O modelo OSI foi concebido antes dos protocolos terem sido inventados, tornando-o mais flexível, porém trouxe uma carência de noção de funcionalidade das camadas; O modelo TCP/IP foi criado com base nos protocolos, gerando a vantagem destes protocolos adaptarem-se ao modelo. A desvantagem é que o modelo não se adapta a outras pilhas de protocolo.

41 Diferenças Modelo OSI x TCP/IP
O TCP/IP combina os aspectos das camadas de “Apresentação” e de “Sessão” dentro da sua camada de Aplicação; O TCP/IP combina as camadas Física e de Enlace do Modelo OSI em uma única camada (Inter-Rede), adicionando algumas funções da camada de rede nesta camada; O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas, mas pode desempenhar funções equivalentes.

42 Diferenças Modelo OSI x TCP/IP
Os protocolos TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet se desenvolveu, enquanto que o modelo OSI foi desenvolvido para padronizar interconexões de redes diversas; Geralmente as redes não são desenvolvidas de acordo com o protocolo OSI, embora ele seja usado como um guia.

43 Modelo OSI x TCP/IP

44 Arquitetura TCP/IP TCP UDP ICMP IGMP IP ARP RARP MEIO FÍSICO
INTERFACE DE HARDWARE FTP TELNET SMTP DNS RPC SNMP TFTP