por Fernando Luís Dotti

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

1 por Fernando Luís Dotti fldotti@inf.pucrs.br
Comunicação de Dados por Fernando Luís Dotti

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

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

4 Modelo - Diagrama

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

6 Modelo de Comunicação - Sinais

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

8 Modelo de Rede

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

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

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

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

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

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

15 Arquitetura de Protocolos

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

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

18 Arquitetura de Protocolos
Exemplo: TCP/IP

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

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

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

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

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

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

25 Arquitetura de Protocolos TCP/IP

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

27 Protocol Data Units (PDU)
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)
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
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
Encapsulamento Segmentação e Blocagem Controle de Conexão Entrega ordenada Controle de Fluxo Controle de Erro Endereçamento Multiplexação Serviços de Transmissão

33 Arquitetura de Protocolos Encapsulamento
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
Blocos de dados estão fora dos limites Mensagens do nível de aplicação são grandes Pacotes de redes devem ser pequenos 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?
Vantagens controle de erro mais eficiente igualdade no acesso aos recursos da rede atraso menor bufferes menores para envio/recepção Desvantagens Overhead aumenta as interrupções no receptor mais tempo de processamento

36 Arquitetura de Protocolos Controle de Conexão
Estabelecimento da conexão Transferência de dados Encerramento da conexão Gerencimamento de resets ou perda da conexão 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
Pacotes passam por diferentes redes até chegar ao destino Pacotes podem chegar fora de ordem Número sequecial permite a ordenação dos pacotes

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

41 Arquitetura de Protocolos Controle de Erros
Controla perdas e erros de transmissão 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 Retransmissão Se o reconhecimento não chegar a origem em tempo, retransmite o pacote. 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
Nível do Endereçamento Escopo do Endereçamento Identificadores de Conexão Modo de Endereçamento

45 Arquitetura de Protocolos Nível do Endereçamento
Nível na arquietura em uso na entidade Endereço único para cada sistema (hostsI) e roteadores Endereço de nível de rede Endereço IP (TCP/IP) NSAP - Network service access point (OSI) 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
Endereço único Existe somente um sistema com endereço X 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 Exemplo: Endereços MAC em redes IEEE 802

48 Arquitetura de Protocolos Identificadores de Conexão
Transferência orientada a conexão 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
Usualmente um endereço refere-se a um único sistema Unicast Pode endereçar todas as entidades dentro de um domínio Broadcast Pode endereçar um subconjunto de entidades dentro de um domínio Multicast

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

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

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

53 OSI Aplicação Transferência de Arquivos, E-mail, etc 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. Aplicação Aplicação Aplicação P. Apresentação Apresentação Apresentação P. Sessão Sessão Sessão P. Transporte Transporte Transporte P. Rede Rede Rede P. Enlace Enlace Enlace P. Físico Físico Físico

55 OSI

56 OSI - Framework

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

58 OSI - Conceitos Especificação de protocolos Definição de Serviço
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 Definição de Serviço descrição do que é provido Endereçamento referciando pelos SAPs (Service Access Points)

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

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

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

62 OSI - O Uso de Relay

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

64 Ethernet Ponto-a Fast E.
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 Nível de Aplicação Nível de Transporte
Comunicação entre processos de aplicação Nível de Transporte Transmissão de dados fim-a-fim Pode incluir mecanismos de confiabilidade (TCP) Suprime detalhes dos níveis inferiores Nível de Rede Rotemamento de pacotes Interface entre o sistema e a rede

67 Protocolos de Aplicação TCP/IP

68 Protocolos Internet

69 Protocolos Internet