enlaces de vários tipos aplicações protocolos hardware, software

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1 enlaces de vários tipos aplicações protocolos hardware, software
2.1) O Modelo de uma Arquitetura de Redes de Transmissão de Dados Inicialmente as redes eram como “ilhas” que funcionavam dentro de uma mesma plataforma proprietária, o que dificultava a interligação entre redes de fabricantes e/ou topologias diferentes; Redes são complexas Muitos componentes: hosts roteadores enlaces de vários tipos aplicações protocolos hardware, software

2 2.1) O Modelo de uma Arquitetura de Redes de Transmissão de Dados (cont)
Para atividades complexas, que envolvem diversas áreas com responsabilidades bem definidas, o modelo de divisão do processo em camadas pode ser adotado; Exemplo Prático: Organização de uma viagem aérea passagem (compra) bagagem (verificação) portões (carga) decolagem navegação aérea passagem (reclamação) bagagem (receber) portões (descarga) aterrisagem navegação aérea Roteamento da aeronave

3 bagagem (verificação) portões (carga) decolagem navegação aérea
2.1) O Modelo de uma Arquitetura de Redes de Transmissão de Dados (cont) Exemplo Prático: Organização de uma viagem aérea passagem (compra) bagagem (verificação) portões (carga) decolagem navegação aérea passagem (reclamação) bagagem (receber) portões (descarga) aterrisagem navegação aérea roteamento da aeronave Cada camada implementa um serviço: Através de suas próprias ações internas da camada; Confiando em serviços fornecidos pela camada inferior.

4 Viagem aérea em camadas: serviços
2.1) O Modelo de uma Arquitetura de Redes de Transmissão de Dados (cont) Exemplo Prático: Organização de uma viagem aérea Viagem aérea em camadas: serviços Transporte de pessoas e bagagem de balcão a balcão Entrega entre centros de despacho de bagagem Transporte de pessoas entre portões de embarque Encaminhamento do avião de aeroporto a aeroporto Roteamento da aeronave da origem ao destino

5 2.1) O Modelo de uma Arquitetura de Redes de Transmissão de Dados (cont) Implementação Distribuída da funcionalidade das camadas (viagem aérea) passagem (compra) bagagem (verificação) portões (carga) decolagem navegação aérea passagem (reclamação) bagagem (receber) portões (descarga) aterisagem navegação aérea Aeroporto de partida aeroporto de chegada sites de tráfego aéreo intermediários roteamento do avião roteamento do avião roteamento do avião

6 2.1) O Modelo de uma Arquitetura de Redes de Transmissão de Dados (cont)
Vantagens da organização por camadas A estrutura explícita permite a identificação e o relacionamento das partes de um sistema complexo; Um modelo de referência em camadas permite a discussão da arquitetura; Modularização facilita a manutenção, atualização do sistema . As mudanças na implementação de uma camada são transparentes para o resto do sistema; Exemplo: novas regras para embarque de passageiros não afetam os procedimentos de decolagem.

7 2.2) O Modelo OSI – Breve Histórico e principais premissas
Em 1978 o órgão ISO (International Organization for Standardization) criou o subcomitê SC16, responsável pelo estudo e elaboração de um conjunto de especificações para a interconexão de sistemas abertos; Em 1984 foi publicado e oficializado a norma internacional RM/OSI (Reference Model for Open System Interconection) sob o código ISO/TC97/SC /1; Este modelo descreve ambientes de rede, baseado em uma arquitetura formada por 7 camadas (ou níveis), onde cada uma delas fornece serviços de comunicação com um certo grau de confiabilidade, proporcionando uma descrição de como o software de rede e o hardware trabalham em conjunto. Os seguintes princípios foram aplicados na definição destas camadas: . Uma camada deve ser criada somente quando um nível diferente de abstração for necessário; . Cada camada deve fornecer uma função ou serviço bem definidos; . A função de cada camada deve definir internacionalmente os padrões dos protocolos; . Os limites da camada devem minimizar o fluxo de informações através das interfaces das camadas; . Funções distintas devem ser definidas em camadas separadas, mas o número de camadas deve ser pequeno o bastante para que a arquitetura não torne-se complexa.

8 2.3) O Modelo OSI – Interfuncionamento entre camadas
Camada N+1 Camada N Camada N - 1 Serviços Cada camada N deve ser considerada como um programa ou processo implementado em hardware ou software que se comunica com o seu correspondente em outra máquina da rede através de regras estabelecidas em determinados protocolos denominados de nível N; As camadas prestam serviços umas às outras, ou seja, a camada N oferece serviços à camada N+1 e recebe serviços da camada N-1);

9 2.3) O Modelo OSI – Interfuncionamento entre camadas
Exemplo de Modelo com 4 camadas (níveis):

10 2.4) O Modelo OSI – Transmissão de dados
O processo de transmissão de dados utiliza as seguintes estruturas: Entidades – São os elementos ativos que executam os serviços dentro de cada camada. Podem ser entidades de software (processo) ou hardware (placa de interface de rede, p. ex) SDU (Service Data Unit) – Unidade de Dados de Serviço correspondente ao nível N. Corresponde ao conjunto de dados a ser transmitido para o nível N-1; PDU (Protocol Data Unit) – Unidade de Dados de Protocolo, constituída a partir da junção da SDU com um cabeçalho de protocolo (PCI – Protocol Control Information). Este conjunto é a unidade de informação trocada entre as entidades pares na comunicação de duas máquinas em uma rede; SAP (Service Access Point) – É a interface que viabiliza a comunicação entre camadas adjacentes.

11 2.4) O Modelo OSI – Transmissão de dados (cont)
Usuário A Usuário B Camada N+1 Camada N

12 2.4) O Modelo OSI – Transmissão de dados (cont)
Encapsulamento de dados em termos de SDU e PDU

13 2.4) O Modelo OSI – Transmissão de dados (cont)
Transmissão de informações no ambiente OSI Cabeçalho SDU = Service Data Unit PDU = Protocol Data Unit

14 2.4) O Modelo OSI – Transmissão de dados (cont)
Transmissão de informações no ambiente OSI 7 6 5 4 3 2 1 Aplicação Rede Enlace Físico Apresentação Sessão Transporte Dados A partir da aplicação do usuário, a informação a ser transmitida será submetida a funções em cada camada do modelo OSI, podendo receber um cabeçalho que adiciona instruções para orientar a camada funcional equivalente no equipamento destino. Este processo é denominado encapsulamento dos dados e ocorre até que o quadro da camada de enlace é encaminhado através do meio físico para o equipamento destino. Quando o pacote chega ao seu destino, as instruções (contidas no cabeçalho) são retiradas à medida que o pacote “sobe” pelas camadas do modelo OSI, até a sua chegada à camada de Aplicação. Este é o processo de desencapsulamento dos dados. Cada camada do modelo OSI provê serviços para a camada imediatamente acima. Por exemplo, a camada de Rede escolherá a melhor rota para “encaminhar” o dado da camada de Transporte, que por sua vez fará um “túnel lógico” fim-a-fim, garantindo o transporte dos dados para a camada de Sessão. É importante notar que nem todas as arquiteturas de rede implementam as sete camadas do modelo OSI separadamente. Cada arquitetura implementa as funções de cada camada através de protocolos específicos.

15 2.5) Unidades de Dados utilizadas pelo modelo OSI
7 Aplicação 6 Apresentação Mensagem 5 Sessão 4 Transporte Segmento 3 Rede Datagrama 2 Enlace Quadro 1 Físico Bit No processo de comunicação entre elementos na rede a informação sai da aplicação do usuário e atravessa as diversas camadas funcionais apresentadas no modelo OSI sob a forma de uma Unidade de Informação, denominada PDU (Protocol Data Unit). Cada camada funcional possui o seu PDU que, genericamente, é chamado de pacote. A partir da camada de transporte cada PDU recebe um nome específico, identificando-o conforme as funções que devem ser executadas em cada camada. O PDU da camada de transporte é chamado de Segmento, como por exemplo Segmento TCP. O PDU da camada de rede é chamado de Datagrama ou Pacote, como por exemplo Datagrama IP. O PDU da camada de enlace é chamado de Quadro (Frame), como por exemplo Frame Ethernet. Na camada física a informação a ser transportada é codificada como uma seqüência de bits.

16 Redução de custo, devido à padronização de produtos;
2.6) O Modelo OSI – Principais vantagens Redução de custo, devido à padronização de produtos; Permite independência no desenvolvimento de software e hardware; Agiliza a adoção de novas tecnologias; Facilita a detecção e correção de problemas na rede; Utilizado como referência para as diversas arquiteturas de rede. 7 Aplicação 6 Apresentação 5 Sessão 4 Transporte 3 Rede 2 Enlace 1 Físico A ISO (International Organization for Standardization) é uma organização internacional que estabelece padrões de comunicação, tendo definido seu modelo de sistemas abertos OSI (Open System Interconnection) em 1978. Os elementos da rede corporativa, ao se enquadrarem no modelo OSI, permitem que os dados sejam transmitidos transparentemente de um nó da rede para outro. O modelo OSI não contém nenhum requisito de implementação, servindo apenas como referência (framework) para os desenvolvedores de sistemas em rede. A divisão em níveis simplifica o projeto de rede, facilita a depuração de problemas, permite o desenvolvimento de cada nível independentemente e agiliza a adequação às novas tecnologias de rede.

17 2.7) O Modelo OSI – Principais funções das Camadas
Aplicação APLICATIVOS 6 Apresentação SINTAXE 5 Sessão SINCRONIZAÇÃO (MENSAGENS) 4 Transporte EMPACOTEAMENTO (SEGMENTOS) 3 Rede ROTEAMENTO (DATAGRAMAS) 2 Enlace CONTROLE DE ERROS (QUADROS) 1 Físico TRANSMISSÃO (BITS)

18 2.8) Funcionalidades de cada Camada.
7 6 4 3 2 1 Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física 7 6 4 3 2 1 5 5 A B 1 - Camada Física Estabelece a padronização referente aos aspectos elétricos, mecânicos e físicos das interfaces hardware que interligam os equipamentos que compõe a rede, visando permitir o envio de uma cadeia de bits sem preocupação com seu conteúdo; As definições abrangem: - Características dos sinais elétricos, modalidade de transmissão (simplex, half-duplex ou full-duplex), tipo de modulação, padrão de ligação e pinagem de cabeamento; Exemplos de alguns padrões, podemos citar as normas V-28 e V-24 do CCITT (atual ITU-T) para níveis de tensões e padrões de pinagem em conectores ou seu equivalente RS-232 da EIA (Eletronic Industry Association), ambos para interface física serial entre modem-usuário; Tais padrões são aplicáveis por exemplo aos cabos elétricos/ópticos, conectores, modens, rádios, mux, fibras.

19 2.8) Funcionalidades de cada Camada (cont).
7 6 4 3 2 1 Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física 7 6 4 3 2 1 5 5 A B 2 - Camada de Enlace Efetua a transferência de dados entre elementos vizinhos de uma rede. Insere os bits de informações da camada física em blocos de dados pré-determinados (quadros) com endereçamento de origem e destino dentro da rede. São oferecidos os seguintes serviços: Transferência de dados entre dois pontos da rede de maneira transparente, possibilitando acesso ao meio compartilhado e detecção/correção de erros gerados pela camada física; Controle de transferência de dados ao enlace (controle de fluxo), evitando congestionamento no receptor; Como exemplos temos os padrões Ethernet, Token Ring, FDDI (Fiber Distributed Data Interface), HDLC (High-Level Data Link Control) e em alguns contextos o ATM e o Frame Relay.

20 2.8) Funcionalidades de cada Camada (cont).
7 6 4 3 2 1 Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física 7 6 4 3 2 1 5 5 A B 3 - Camada de Rede Atua em segmentos da rede efetuando o roteamento dos datagramas, estabelecendo uma ligação lógica entre dois pontos quaisquer durante uma conexão. Os serviços oferecidos são: Definição e viabilização do endereçamento fim a fim; Multiplexação/demultiplexação dos dados para distribuição aos vários terminais da rede; Tratamento do tráfego, controle de fluxo e roteamento feitos através de datagrama (não orientado à conexão) ou circuitos virtuais (orientado à conexão); Como exemplo temos o Protocolo IP (Internet Protocol).

21 2.8) Funcionalidades de cada Camada (cont).
7 6 4 3 2 1 Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física 7 6 4 3 2 1 5 5 A B 4 - Camada de Transporte Responsável pelo estabelecimento de conexão fim a fim entre dois usuários da rede, atuando próxima às extremidades garantindo a qualidade da entrega dos dados. As principais funções desta camada são: Gerenciamento do estabelecimento e desativação de uma conexão entre hosts; Controle de fluxo e multiplexação das conexões; Controle de seqüência de mensagens fim a fim, retransmissão de mensagens não confirmadas; Detecção e recuperação de erros, segmentação e blocagem de mensagens; Como exemplos temos os protocolos TCP (Transport Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol).

22 2.8) Funcionalidades de cada Camada (cont).
7 6 4 3 2 1 Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física 7 6 4 3 2 1 5 5 A B 5 - Camada de Sessão A principal função desta camada é estabelecer e manter conexões entre processos. Reconhece os nós de uma rede local e configura tabelas de endereçamento entre origem e destino, permitindo ao usuário acessar outras máquinas da rede. Os principais serviços oferecidos são: Conexão entre os sistemas dos equipamentos que estão interligados; Associa nomes lógicos aos endereços de hardware; Executa o protocolo de acesso aos sistemas de rede.

23 2.8) Funcionalidades de cada Camada (cont).
7 6 4 3 2 1 Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física 7 6 4 3 2 1 5 5 A B 6 - Camada de Apresentação A função desta camada é a de realizar transformações adequadas nos dados para entrega à camada de aplicação, tais como criptografia, conversão entre caracteres de padrões de terminais, compressão/descompressão de textos para a transmissão, etc. Os principais serviços oferecidos por esta camada são: Transformação, conversão e formatação de dados (exemplo: conversão ASCII x EBCDIC); Seleção de sintaxe; Estabelecimento e manutenção de conexões de apresentação. Existe uma correspondência biunívoca entre os endereços de apresentação e sessão. Não existe nenhum tipo de multiplexação nesta camada de protocolos.

24 2.8) Funcionalidades de cada Camada.
7 6 4 3 2 1 Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física 7 6 4 3 2 1 5 5 A B 7 - Camada de Aplicação Por ser a camada mais alta do modelo OSI, vai fornecer seus serviços funcionando como janela para os usuários finais. Nela estão os processos que efetivamente se utilizam de toda a rede para desempenhar os tarefas solicitadas pelo usuário final. Entre os principais principais serviços estão: - Aplicativos de usuários que rodam em sistemas operacionais com o Windows (planilhas, textos, bancos de dados); - Aplicativos de Redes, tais como correio eletrônico (SMTP), transferência de arquivos (FTP), WWW (HTTP), etc

25 2.9) Exemplo de aplicação do modelo OSI: Configuração de Redes Locais.
LAN 1 LAN 2 Host Host Host Host Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 Roteador Roteador Switch Switch Hub Hub Hub – Implementa o barramento de interligação dos Host na Camada Física (Por exemplo: Ethernet); Switch – Comutador de Camada 2 (Enlace), fazendo a interligação entre os segmentos de uma Rede Local. Roteador – Comutador que encaminha tráfego através da rede Wan, atuando junto à Camada 3 ( Rede).