Introdução. Professor: Leandro Engler Boçon Disciplina: Comunicação de Dados

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1 Introdução Professor: Leandro Engler Boçon Disciplina: Comunicação de Dados 1

2 Objetivo Apresentar os conceitos básicos do: Modelo de referência OSI. Modelo de referência TCP/IP. Padrão Ethernet. Estes dois últimos formam o alicerce das redes atuais. 2

3 Porque o MR-OSI foi desenvolvido? Devido aos equipamentos de rede serem totalmente proprietários, ou seja, uma determinada tecnologia só era suportada por seu fabricante. A ISO (International Standards Organization) desenvolveu o MR-OSI na década de 70. 3

4 Camadas do MR-OSI Camada 7 - Aplicação Camada 6 - Apresentação Camada 5 - Sessão Camada 4 - Transporte Camada 3 - Rede Camada 2 - Enlace Camada 1 - Física 4

5 Porque a divisão em camadas? Para manter a modularização, como ocorre na especificação de sistemas complexos orientados a objetos. Com a modularização temos uma maior facilidade em: Manutenção, Processo de atualização do sistema, 5

6 Porque a divisão em camadas? (cont.) Caso alguma empresa precise? Implementar apenas placas de redes: Dominar as camadas 1 e 2. Implementar equipamentos de roteamento: Dominar as camadas 1, 2 e 3. Construir um sistema operacional de rede: Dominar as camadas 3, 4, 5, 6 e 7. 6

7 Definição das camadas 7 e 6 Camada Camada 7 (Aplicação) Converte os dados de uma mensagem de (lida pelo usuário) em bits anexando um cabeçalho para identificar o computador emissor e o computador receptor. Camada 6 (Apresentação) Converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão desse dado. Conversão de ASCII (American National Standard Code for Information Interchange) para EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code). 7

8 Definição das camadas 5 e 4 Camada Camada 5 (Sessão) Inicia a comunicação fim-a-fim. Conversa pode ser interrompida e reiniciada no ponto em que parou devido a esta conversa estar sendo gerenciada sempre. Camada 4 (Transporte) Uma pessoa não pode falar mais rápido do que a outra possa ouvir e entender: O quê?? Como?? Dá pra falar mais alto. (Controle de fluxo) Responsável também pelo controle de seqüência e erros. Protocolo TCP 8

9 Definição das camadas 3 e 2 Camada Camada 3 (Rede) Define a rota que os sinais de dados deverão seguir para atingir o destino. Utiliza o endereço IP para identificar as diferentes interfaces de rede de um equipamento. Protocolo IP, ARP, RARP. Roteador atua nesta camada. Camada 2 (Enlace) Faz a interface confiável entre o meio físico e os dados do computador, detectando erros. Utiliza o endereço MAC para diferenciar os equipamentos da rede. Switch atua nesta camada. 9

10 Definição da camada 1 Camada Camada 1 (Física) Trata das características físicas elétrica e mecânicas. Esta totalmente ligada ao Hardware enquanto as outras camadas cuidam do software. Protocolo CSMA/CD. HUB atua nesta camada. 10

11 Modelo de Referência TCP/IP 11

12 Como surgiu o MR-TCP/IP? Surgiu com a criação de uma rede patrocinada pelo Departamento de Defesa do governo dos Estados Unidos da América (DoD - Department of Defense). O principal objetivo desta rede foi: Manter a comunicação entre sites, mesmo que fosse apenas parte dela, numa ocorrência de guerras ou catástrofes. Desta necessidade, surgiu a ARPANET. 12

13 Como surgiu o MR-TCP/IP? (cont.) O MR-TCP/IP foi desenvolvido em 1974 por Cerf e Kahn. Em pouco tempo centenas de instituições públicas e universidades conectaram-se a ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network). A ARPANET cresceu e tornou-se a rede mundial de computadores conhecida atualmente como INTERNET. 13

14 Camadas do MR-TCP/IP Camada 4 - Aplicação Camada 3 - Transporte Camada 2 Inter-rede Camada 1 Host/Rede 14

15 Definição das camadas 4 e 3 Camada Camada 4 (Aplicação) Questões de representação, codificação e controle de diálogo foram tratados no modelo de referência TCP/IP em uma única camada. Protocolos que atuam nesta camada: HTTP, SMTP, DNS, FTP... Camada 3 (Transporte) Responsável pelo controle de fluxo, seqüência e erros. Principais protocolos s]ao: TCP e o UDP. Utiliza o conceito de portas para diferenciar as aplicações executadas. 15

16 Definição das camadas 2 e 1 Camada Camada 2 (Inter-rede) A finalidade da camada de Internet é endereçar, rotear e controlar o envio e a recepção dos pacotes recebidos da camada de transporte. Necessário para a adaptação do padrão Ethernet ao modelo de referência OSI. Camada 1 (Host/Rede) Camada de abstração de hardware e tem como principal função a interface do modelo TCP/IP com os diversos tipos de redes: Sub-dividida em LLC (Logical Link Control) e MAC (Medium Access Control. Necessário para compatibilização com o padrão Ethernet. FDDI, Ethernet, Token Ring, X.25, Frame Relay e PPP. 16

17 Relação entre o MR-TCP/IP e o MR-OSI Modelo de Referência OSI Modelo de Referência TCP/IP Camada 7 - Aplicação Camada 4 Aplicação Camada 6 - Apresentação Camada 5 Sessão Camada 4 Transporte Camada 3 Transporte Camada 3 Rede Camada 2 Enlace Camada 1 Física Camada 2 Inter-rede Camada 1 Host/Rede Esta camada não foi normatizada neste modelo de referência 17

18 Padrão X Implementação O padrão define como acontecerá a comunicação, estabelece regras que norteiam o envio e o recebimento dos dados. Cada fabricante desenvolve seu programa de comunicação. Diz-se então que ele implementa. Portanto existem implementações com pequenas diferenças, seja de desempenho, seja funcionalidade uma vez que alguns padrões são opcionais. 18

19 Quem é responsável pelo TCP/IP Não existe proprietário Internet Society (ISOC), entidade não-governamental, coordena o desenvolvimento. Internet Archiecture Board (IAB), coordena o funcionamento da Internet. Padronização Adminstração dos documentos RFC (Request For Comments). A coordenação das operações da IETF e da IRTF Planejamento estratégico da Internet 19

20 Quem é responsável pelo TCP/IP Grupos de trabalho do IAB IETF (Internet Engineering Task Force), resoluções de problemas e definições de padrões e protocolos IRTF(Internet Research Task Force), semelhante ao IETF, porém para pesquisas a longo prazo referentes ao funcionamento da Internet. IANA(Internet Assigned Numbers Authority), controla a distribuição de endereços IP e números de portatcp e UDP. 20

21 RFCS(Request For Comments) A maior parte da documentação oficial sobre o protocolo TCP/IP está disponível através de uma série de documentos chamados RFCs. Qualquer membro pode submeter um documento para análise e eventual publicação como RFC. 21

22 RFCS(Request For Comments) Classificação Necessário Recomendado Opcional Uso limitado Não recomendado Significado RCF deve ser implementado. RFC de uso bastante provável; é recomendada sua implementação RFC utilizado em alguns casos. Fica a critério da empresa implementá-lo ou não. RFC utilizado em condições muito especificas. Deve ser implementado somente nesses casos. RFC utilizado em condições expepcionais. Recomenda-se que não seja implementado. 22

23 RFCS(Request For Comments) Quando um documento RFC é publicado, ele recebe um número. Uma vez que isso acontece, o RFC nunca é alterado. Quando um RFC é revisado, um novo RFC é criado, recebendo um novo número, e o RFC anterior torna-se obsoleto. Um RFC é publicado com objetivo de se tornar um Standard(STD), que é uma padronização definitiva e com uma numeração distinta. Muitas vezes, porém RFCs são utilizados como padrões de mercado, sendo implementados mesmo antes de se tornarem Standads. 23

24 RFCS(Request For Comments) Sites Repositório de RFCs oficiais e definitivas Informações sobre RFCs. 24

25 Camada de Aplicação (Application) Esta camada permite que aplicações tenha acesso às camadas inferiores através de portas TCP e UDP e define os protocolos utilizados por estas aplicações para envio e recepção de dados. Para facilitar o entendimento da variedade de protocolos da camada de Aplicação, subdivididos essa camada em três grupos: 25

26 Interfaces de programção(apis) As APIs definem funções que permitem aos programadores desenvolver aplicações que acessem recursos de rede. As principais APIs utilizadas em redes TCP/IP são Sockets e NetBIOS. 26

27 Serviços de suporte às operações de rede São utilizados de forma indireta pelos usuários. Por exemplo, um usuário que acesse o site estará se utilizando do serviço DNS para descobrir o endereço IP relativo a esse nome. Os principais serviços de suporte às operações de rede são: DNS, WINS, DHCP, BOOTP, SNMP e RMON. 27

28 Serviços Direcionados ao usuário final Estes Serviços são utilizados diretamente pelos usuários finais. Os principais serviços são: HTTP, SMTP, POP, NNTP, TELNET, FTP e TFTP. 28

29 Camada de Transporte(Transport) Os protocolos da camada de transporte coordenam o envio de mensagens de um computador a outro, podendo ou não implementar algum mecanismo de controle para garantir a entrega das mensagens. Esses protocolos recebem pacotes da Camada de Aplicação e dividem-nos em segmentos, que são passados para a Camada de Rede. 29

30 Camada de Transporte Protocolo TCP UDP Descrição Protocolo com conexão e com garantia de entrega do pacote Protocolo sem conexão e sem garantia de entrega do pacote 30

31 Camada de Rede(Internet) A Camada de Rede define o mecanismo para que o computador de origem localize o computador de destino, definindo a rota que as mensagens deverão percorrer. Os protocolos da Camada de Rede recebem datagramas da Camada de Transporte e analizam-nos para definir a rota que será utilizada. 31

32 Camada de Rede(Internet) Nessa camada residem quatro protocolos(arp, ICMP, IGMP e IP), que passam os datagramas recebidos da Camada de Transporte, adicionados ao cabeçalho IP, para a Camada de Interface de Rede. 32

33 Camada de Rede(Internet) Protocolo IP ARP ICMP IGMP Descrição Define os mecanismos de endereçamento e roteamento de pacotes na rede. Fornece o endereço de hardware para hosts localizados na mesma rede física. Fornece informações sobre as condições de transmissão de datagramas na rede ou sobre erros. Utilizado para especificar quais computadores pertencem a um grupo multicast. 33

34 Camada de Interface de Rede (Network Interface) Camada de Interface de Rede define os padrões de transmissão de informações através do meio físico. Esta intimamente relacionada ao hardware e a maioria dos protocolos dessa camada é implementada pelos device drivers da placa de rede. 34

35 Camada de Interface de Rede (Network Interface) Os datagramas recebidos da Camada de Rede são subdivididos em frames e convertidos em sinal (elétrico, óptico, etc), para serem inseridos no meio físico de acordo com o tipo da rede: Tipo da Rede Redes WAN Redes LAN Acesso Discado Protocolo ATM, FDDI, Frame Relay e X.25 Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring e FDDI PPP e SLIP 35

36 Camada de Interface de Rede (Network Interface) Na recepção de sinais vindos do meio físico(gerados por outro computador), os frames são reunidos, recompondo o datagrama original, que é transmitido para Camada de rede. O tamanho do frame varia de tipo de rede para outro, mas como a divisão é realizada pela Camada de Interface de Rede, a camada superior(rede) não precisa levar esse fator em consideração. 36

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