Padrões de Redes. Prof. Marciano dos Santos Dionizio

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1 Padrões de Redes Prof. Marciano dos Santos Dionizio

2 Padrões de Redes Imagine o mundo, como seria sem uma coordenação, regras, normas e padrões. Imaginou? Na comunicação esse fato não poderia ser excluído devido aos inúmeros fabricantes e fornecedores de equipamentos para prover a comunicação.

3 Padrões de Redes Sem uma coordenação, esses inúmeros fabricantes não se comunicariam, seriam meras redes isoladas não permitindo a interação, não existiriam a internet, telefonia e outros serviços. O crescimento das redes de computadores só foi possível pela criação do modelo OSI, criado na década de 80, pela organização padronizadora ISO.

4 Padrões de Redes A padronização exerce outro papel fundamental de ampliar o mercado para os produtos que aderem às regras, baseando-se em dois tipos de padrão: De facto; De jure.

5 Padrões de Redes De facto: são padrões que não foram reconhecidos por uma organização ou comitê ao serem lançados por uma pessoa ou comunidade. De jure: são padrões ou protocolos que são reconhecidos legalmente ou por organizações.

6 Padrões de Redes Portanto, um produto sem padronização recebe o nome de facto e, ao ser padronizado por uma organização altera seu status para de jure. Os padrões de jure tem as suas especificações submetidas a um corpo avaliador no formato RFC (Request For Change) até a sua versão final aprovada.

7 Padrões de Redes Os principais órgãos padronizadores em sistemas de comunicação são: IEEE; ANSI; ISO; ITU-T; IEC; EIA; TIA; ABNT.

8 IEEE IEEE (Institute of Electrical And Eletronics Engineers) É a maior organização do mundo sem fins lucrativos constituídos por engenheiros elétricos e eletrônicos que promove a criação, desenvolvimento, integração, compartilhamento e conhecimento aplicado a ciência e tecnologias da eletricidade e da informação. Para cada padrão IEEE existe um grupo de trabalho que desenvolve e aprimora os padrões e inovações.

9 IEEE

10 ANSI ANSI (American Nacional Standars Organization) Criado em 1918, a ANSI é um órgão sem fins lucrativos de padronização americano com 1000 membros associados entre empresas, organizações, agências do governo e instituições internacionais.

11 ANSI A padronização da rede FDDI pode ser considerada como uma das maiores contribuições para industria de redes. Atua nas especificações de padrões eletrônicos em parceria com a IEC (Internacional Electrotecnical Commission) e representa os Estados Unidos da América junto a ISO.

12 ANSI

13 ISO ISO ( Internacional Organization for Standardization). É uma das maiores organizações internacionais de padronização atuando em diversas áreas de desenvolvimento tecnológico. É constituída por diversas organizações de diferentes países. Na área de comunicação e redes de computadores, sua maior contribuição foi a padronização do Modelo de Referencia OSI (Open System Interconnection ) no ano de 1984.

14 ISO

15 ITU-T ITU-T ( Internacional Telecomunication Union). Com sede na suíça, A ITU-T, antiga CCITT, foi criada em 1947 sendo integrante da Organização das Nações Unidas ONU. Essa organização foi responsável pela padronização dos conectores DTE e DCE, alem dos padrões de modulação dos modems V.24, V.34, V.90 e V.92.

16 ITU-T

17 ITU-T

18 IEC IEC (Internacional Eletrotechnical Commision). É uma organização fundada em 1906, na Suíça, que padroniza tecnologias nas áreas elétricas e eletrônicas atuando em conjunto com a ISO. Algumas das normas elaboradas são: ISO/IEC : norma para segurança da informação. IEC 61850: arquitetura de redes.

19 IEC

20 EIA EIA (Eletronic Industries Alliance). É uma organização credenciada pela ANSI para desenvolver padrões e especificações técnicas de componentes de telecomunicações, eletrônicos e Internet.

21 EIA

22 TIA TIA (Telecommunications Industries Association ou Associação das Indústrias de Telecomunicações). Esse grupo foi criado nos Estados Unidos, em 1988, com o objetivo de fornecer tecnologia na área de Telecomunicação.

23 TIA TIA representa os fornecedores de transmissão de sinais e produtos de informática e serviços para a mercado mundial pela sua competência em desenvolver padrões e resolver questões legais locais e globais, desenvolvimento do mercado e programa de promoção de produtos. A associação possibilita a convergência de novas redes de comunicações em seu estágio de desenvolvimento, favorecendo um ambiente de mercado competitivo e inovador.

24 TIA

25 ABNT ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas). É o órgão responsável pela normalização técnica no Brasil, fornecendo a base necessária ao desenvolvimento tecnológico brasileiro. Trata-se de uma entidade privada e sem fins lucrativos e de utilidade pública, fundada em 1940;

26 ABNT É membro fundador da Organização Internacional para Padronização, da Comissão Panamericana de Normas Técnicas e da Associação Mercosul de Normalização. É a representante oficial no Brasil dessas três instituições e também da Comissão Eletrotécnica Internacional.

27 ABNT

28 Trabalho Avaliativo Faça uma pesquisa sobre as principais contribuições para a comunicação de dados feita pelos órgãos padronizadores: (IEEE, ANSI, ISO, ITU, IEC, EIA, TIA e ABNT). Enviar no marcianodionizio@aedu.com até as 23:59h do dia 14/05/2015.

29 Modelo TCP/IP O modelo de referencia TCP/IP, foi desenvolvido para a Internet, que na década de 60 era denominado ARPANET e mantido pelo departamento de defesa Americano. Este modelo foi liberado para uso acadêmico em faculdades e centros de pesquisa e logo após para uso comercial, correspondendo a Internet que utilizamos nos dias de hoje.

30 Modelo TCP/IP O modelo TCP/IP foi definido para que a sua arquitetura fosse flexível, capaz de adaptar a aplicações como transferência de arquivos e voz em tempo real e sobreviver a perda de hardwares e redes. A partir dessas exigências, permitiu que esse modelo conquistasse a preferência dos protocolos na rede mundial de computadores destacando as seguintes vantagens.

31 Modelo TCP/IP Utilizado em redes locais como redes de longa distancia; Adaptar-se a diferentes tecnologias físicas e de diferentes velocidades; Permite que um pacote seja transmitido em caminhos distintos pela rede; Faz o melhor esforço para entregar os pacotes.

32 Modelo TCP/IP O modelo TCP/IP foi uma pilha de protocolos criado para atender a ARPANET possuindo 4 Camadas:

33 Camada de Aplicação A camada de aplicação é a camada que a maioria dos programas de rede usa de forma a se comunicar através de uma rede com outros programas. Processos que rodam nessa camada são específicos da aplicação; o dado é passado do programa de rede, no formato usado internamente por essa aplicação, e é codificado dentro do padrão de um protocolo.

34 Camada de Aplicação Alguns programas específicos são levados em conta nessa camada. Eles proveem serviços que suportam diretamente aplicações do usuário. Esses programas e seus correspondentes protocolos incluem o HTTP (navegação na World Wide Web), FTP (transporte de arquivos), SMTP (envio de ), SSH (login remoto seguro), DNS (pesquisas nome <-> IP) e muitos outros.

35 Camada de Aplicação Uma vez que o dado de uma aplicação foi codificado dentro de um padrão de um protocolo da camada de aplicação ele será passado para a próxima camada da pilha IP. Na camada de transporte, aplicações irão em sua maioria fazer uso de TCP ou UDP, e aplicações servidoras são frequentemente associadas com um número de porta.

36 Camada de Aplicação Aplicações cliente conectando para fora geralmente usam um número de porta aleatório determinado pelo sistema operacional. O pacote relacionado à camada de aplicação é chamado Mensagem.

37 Camada de Aplicação Nessa camada ficam localizadas as interfaces sockets e NetBIOS. A sockets oferece uma interface de programação de aplicativos (API) que é padronizada para os diversos sistemas operacionais e que permite a comunicação de protocolos de transporte com diferentes convenções de endereçamento como TCP/IP e o IPX/SPX.

38 Camada de Aplicação A NetBIOS proporciona uma interface de programação de aplicativo (API) para os protocolos que suportam a convenção de nomes NetBIOS para endereçamento como o próprio TCP/IP, IPX/SPX e ainda o NetBEUI.

39 Camada de Aplicação Portas para aplicações servidoras são oficialmente alocadas pela IANA (Internet Assigned Numbers Authority) mas desenvolvedores de novos protocolos hoje em dia frequentemente escolhem os números de portas por convicção própria. Uma vez que é raro ter mais que alguns poucos programas servidores no mesmo sistema, problemas com conflito de portas são raros. Aplicações também geralmente permitem que o usuário especifique números de portas arbitrários através de parâmetros em tempo de execução.

40 Camada de Aplicação Existem diversos protocolos nesta camada. Como exemplo de alguns deles podemos citar: SMTP (Simple Mail Transport Protocol) é utilizado para a comunicação entre serviços de correio eletrônico na Internet. POP (Post Office Protocol) é utilizado para recuperação de mensagens de correio eletrônico via Internet.

41 Camada de Aplicação IMAP (Internet Mail Access Protocol) - também é utilizado para recuperação de mensagens de correio eletrônico via Internet, mas de forma mais avançada que o POP3. HTTP (Hypertext Transport Protocol) utilizado para a publicação de sites WEB na Internet. FTP (File Transfer Protocol) utilizado para publicação de arquivos na Internet.

42 Camada de Transporte Os protocolos na camada de transporte podem resolver problemas como confiabilidade (o dado alcançou seu destino?) e integridade (os dados chegaram na ordem correta?). Na suíte de protocolos TCP/IP os protocolos de transporte também determinam para qual aplicação um dado qualquer é destinado.

43 Camada de Transporte Permite que as máquinas mantenham uma comunicação entre origem e destino. Dois protocolos fim-a-fim foram definidos. TCP (Transmission Control Protocol): é um protocolo confiavel com conexão que entrega as informações sem erros.

44 Camada de Transporte UDP (User Datagrama Protocol): é um protocolo sem conexão e não confiável destinado a aplicação de vídeo e dados de voz. Esse protocolo não possui controle de fluxo e manutenção de seqüência das mensagens enviadas.

45 Camada de Transporte Os protocolos dinâmicos de routing, que tecnicamente cabem nessa camada do TCP/IP, são geralmente considerados parte da camada de rede. O TCP é um mecanismo de transporte "confiável", orientado à conexão e que fornece um stream de bytes confiável, garantindo assim que os dados cheguem íntegros (não danificados e em ordem).

46 Camada de Transporte O TCP tenta continuamente medir o quão carregada a rede está e desacelera sua taxa de envio para evitar sobrecarga. Além disso, o TCP irá tentar entregar todos os dados corretamente na sequencia especificada. Essas são as principais diferenças dele para com o UDP, e pode se tornar desvantajoso em streaming, em tempo real ou aplicações de routing com altas taxas de perda na camada internet.

47 Camada de Transporte Recentemente criou-se SCTP (Stream Control Transmission Protocol, Protocolo de Transmissão de Controle de Stream), que também consiste em um mecanismo de transporte "confiável". Ele provê suporte a multihoming, onde o final de uma conexão pode ser representada por múltiplos endereços IP (representando múltiplas interfaces físicas), de maneira que, se algum falhar, a conexão não é interrompida.

48 Camada de Transporte Ele foi desenvolvido inicialmente para transportar SS7 sobre IP em redes telefônicas, mas também pode ser usado para outras aplicações. O UDP (User Datagram Protocol) é um protocolo de datagrama sem conexão. Ele é um protocolo de "melhor esforço" ou "não confiável".

49 Camada de Transporte Não porque ele é particularmente não confiável, mas porque ele não verifica se os pacotes alcançaram seu destino, e não dá qualquer garantia que eles irão chegar na ordem. Se uma aplicação requer estas características, então ela mesma terá que provê-las ou usar o protocolo TCP.

50 Camada de Transporte O UDP é tipicamente usado por aplicações como as de mídia de streaming (áudio, vídeo etc), onde a chegada na hora é mais importante do que confiabilidade, ou para aplicações de simples requisição/resposta como pesquisas de DNS, onde o overhead de configurar uma conexão confiável é desproporcionalmente largo.

51 Camada de Transporte Tanto o TCP quanto o UDP são usados para transmitir um número de aplicações de alto nível. As aplicações em qualquer endereço de rede são distinguidas por seus endereços de porta TCP ou UDP. O pacote da camada de transporte é chamado segmento.

52 Camada de Internet Essa camada define um formato de pacote oficial e um protocolo chamado IP (Internet Protocol). Sua função é integrar toda a arquitetura permitindo que as maquinas injetem os pacotes IP em qualquer rede garantindo que esses pacotes IP irão trafegar independentemente do destino.

53 Camada de Internet Os pacotes não precisam chegar à mesma ordem que foi enviada, pois, as camadas superiores fariam essa ordenação. Dois pontos devem ser relevados que é o roteamento de pacotes e o congestionamento para garantir a entrega.

54 Camada de Internet Com o advento da internet novas funcionalidades foram adicionadas nesta camada, especialmente para a obtenção de dados da rede de origem e da rede de destino. Isso geralmente envolve rotear o pacote através de redes distintas que se relacionam através da internet.

55 Camada de Internet Na suíte de protocolos para a internet, o IP executa a tarefa básica de levar pacotes de dados da origem para o destino. O protocolo IP pode transmitir dados para diferentes protocolos de níveis mais altos, esses protocolos são identificados por um único número de protocolo IP.

56 Camada de Internet Alguns dos protocolos transmitidos por IP, como o ICMP (usado para transmitir informação de diagnóstico sobre a transmissão IP) e o IGMP (usado para gerenciar dados multicast) são colocados acima do IP mas executam funções da camada internet.

57 Camada de Rede A camada de interface de rede ou física é a primeira camada. Também chamada camada de abstração de hardware, tem como função principal a interface do modelo TCP/IP com os diversos tipos de redes (X.25, ATM, FDDI, Ethernet, Token Ring, Frame Relay, sistema de conexão ponto-a-ponto SLIP,etc.) e transmitir os datagramas pelo meio físico, sinais físicos, tem a função de encontrar o caminho mais curto e confiável.

58 Camada de Rede Como há uma grande variedade de tecnologias de rede, que utilizam diferentes velocidades, protocolos, meios transmissão, etc. Esta camada não é normatizada pelo modelo, o que provê uma das grandes virtudes do modelo TCP/IP: a possibilidade de interconexão e inter-operação de redes heterogêneas.

59 Camada de Rede Esta camada lida com os meios de comunicação, corresponde ao nível de hardware, ou meio físico, que trata dos sinais eletrônicos, conector, pinagem, níveis de tensão, dimensões físicas, características mecânicas e elétricas etc. Os protocolos da camada física enviam e recebem dados em forma de pacotes, que contém um endereço de origem, os dados propriamente ditos e um endereço de destino.

60 Camada de Rede Também gerencia o tráfego e taxas de velocidade nos canais de comunicação. Outra função que pode ter é o agrupamento de pequenos pacotes em um único para transmissão pela rede (ou a subdivisão de pacotes grandes). No destino os dados são recompostos no seu formato original.

61 Camada de Rede Características Ela estabelece e encerra as conexões; Notificação e correção de falhas; Podem ser guiados, através de cabos; Podem ser não guiados, sem fio: rádio, microondas; Pode usar o sinal analógico ou digital;

62 Camada de Rede Alguns protocolos utilizados nesta camada são: Protocolos com estrutura de rede própria: X.25, Frame-Relay e ATM; Protocolos de Enlace OSI: PPP, Ethernet, Token- Ring, FDDI, HDLC, Slip, etc.; Protocolos de nível físico: V.24, X.21; Protocolos de barramento de alta velocidade: SCSI, HIPPI; Protocolo de mapeamento de Endereços: ARP.

63 Modelo OSI

64 Modelo OSI Com o objetivo de efetuar uma divisão das diversas partes da rede que compõem uma transmissão, para que possam existir etapas definidas e que permitam a indicação dos diversos componentes, a ISO (Internacional Standard Organization) criou o modelo OSI (open Systems Interconection).

65 Modelo OSI Esse modelo separa as etapas de transmissão, definindo como cada fase do processo deve proceder na transferência de dados. Isto torna flexível a implementação de software e hardwares ao longo da rede, pois define as funções de cada fase, facilitando a operacionalização para usuários e fabricantes

66 Modelo OSI Cada nível oferece serviços ao nível seguinte.as conexões de um nível são gerenciadas pelo protocolo daquele nível. Os níveis definidos com suas funções são sete,assim numerados:

67 Modelo OSI

68 Modelo OSI

69 Camada Física São as conexões elétricas formadas pelos modems, linhas físicas, conectores, cabos e interfaces de hardware de comunicação dos equipamentos. Nesse nível temos: As definições dos sinais elétricos; Transmissão de bits; Detecção da portadora de transmissão de dados.

70 Camada Física PDU Protocolo de camada de dados.

71 Camada de Enlace Situa-se na conexão de dois pontos de uma rede, em que é feita a formatação das mensagens e endereçamento dos pontos em comunicação, ou seja, os bits do nível físico são agora tratados como blocos com endereçamento de origem e destino. Nessa camada é feita: Checagem de blocos transmitidos e recebidos;

72 Camada de Enlace Correção de erros na transmissão entre dois pontos; O nível de enlace possui o conjunto de regras que governa a troca de dados pelo meio físico entre dois pontos. Algumas de suas características são: Troca transparente de dados. O nível de enlace permite a transferência de qualquer seqüência de bits, portanto, transparente aos dados trafegados;

73 Camada de Enlace Possui comandos de ativação e desativação de modems e sincronismo na transmissão; Possui recuperação de falhas e erros na transmissão; Independe dos outros níveis.

74 Camada de Rede Nesse nível é feito o controle de todo o trafego dentro da rede externa, como o roteamento dos dados entre os nós da rede para atingir o endereço final. Os pacotes de dados são encaminhados entre os nos da rede ate atingirem o seu destino; Tarefas atingidas nesse nível são por exemplo: O empacotamento (montagem dos pacotes ou blocos de dados );

75 Camada de Rede Correção de falhas de transmissão entre os nos da rede; Controle de fluxo; Roteamento dos dados ; Encaminhamentos dos pacotes selecionado; Controla a transferência do pacote entre a origem e o destino (determina o melhor caminho);

76 Camada de Rede A determinação do melhor caminho pode e ser feita em um ponto centralizado da rede ou de forma distribuída. O encaminhamento pode ser: Estático: Usa-se sempre o mesmo caminho ou divide-se o trafego com outras linhas fixas; Adaptativo: escolhesse o melhor caminho. Requer grande troca de informações entre os nos da rede sobre o status das linhas.

77 Camada de Rede Difusão: os pacotes são jogados na rede e só o nó de destino os recebe.

78 Camada de Transporte Nessa camada são definidas as regras de controle da comunicação fim a fim entre duas pontas finais que estão se comunicando entre si. É o protocolo dessa camada que garante a entrega correta dos dados no seu destino. Essa camada é a primeira a fazer o controle fim a fim, a integridade das mensagens trocadas entre dois usuários finais deve ser garantida, independentemente dos controles dos níveis anteriores.

79 Camada de Transporte Nessa camada temos: A definição e operacionalização do endereçamento fim a fim; Multiplexação e demultiplexação dos dados para distribuir entre vários terminais de uma rede final; Tratamento de retardo e espera de pacote; Controle de fluxo de mensagens entre transmissor e receptor e a capacidade de recepção do receptor;

80 Camada de Transporte Controle e retransmissão de mensagens não confirmadas depois de um certo tempo.

81 Camada de Sessão Nesta camada é realizada a sincronização entre transmissão e recepção permitindo que os processos sejam executados em computadores diferentes; Permite recuperar as conexões de transporte sem perder a conexão, ou seja, a sessão continua onde parou;

82 Camada de Sessão Nesse nível opera o protocolo que faz o acesso do usuário a rede para acessar outros sistemas. Nele são feitas trocas de mensagens que especificam nas duas pontas a forma de sincronização, como, por exemplo, se a transmissão vai ser half-duplex ou full-duplex.

83 Camada de Apresentação Uma vez identificados os acessos e conexões entre os dois sistemas e usuários na camada de sessão, a camada de apresentação faz a transformação ou a conversão de códigos e formatos dos dados recebidos para, em seguida, passá-los para a aplicação. A formação dos dados é feita para que possam ser lidos pela aplicação final, uma vez que podem vir comprimidos ou compactados para ocupar menos espaço para agilizar a transmissão.

84 Camada de Apresentação Nesse nível de apresentação, temos, portanto a conversão de códigos e formatos de representação de dados (ASCII em EBCDIC, por exemplo), Compressão e descompressão de dados que foram codificados antes da transmissão; Permite a criptografia de dados para segurança;

85 Camada de Apresentação No caso da criptografia, dados são codificados no nível de apresentação do transmissor e decodificados no nível de apresentação do receptor.

86 Camada de Aplicação Nessa camada temos a aplicação final do usuário, que são efetivamente os processos que utilizam as redes; São os aplicativos do usuário, os sistemas operacionais, as transações que rodam no terminal do usuário, bancos de dados distribuídos, aplicativos de redes locais como planilhas e processadores de texto, correio eletrônico, transações,etc.

87 Comparação entre modelo OSI e TCP/IP

88

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