Fundamentos de Redes e Sistemas Distribuídos Aula 03 Camadas

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1 Fundamentos de Redes e Sistemas Distribuídos Aula 03 Camadas Prof. Dr. Rodrigo Clemente Thom de Souza Camada de Aplicação É a única camada vista pela maioria dos usuários!!! Objetivo: Fornecer serviços da rede (www, ,...) aos usuários (pessoas e programas) No Modelo TCP/IP inclui as funções das camadas de Sessão e Apresentação do OSI Arquitetura cliente-servidor: cada aplicação é composta por dois programas separados, mas relacionados Servidor: executado continuamente aguardando por solicitações de clientes Cliente: permanece dormente, sendo executado somente quando necessário Protocolos: DNS, SMTP, IMAP, POP, HTTP, FTP... Copyright - Todos os direitos reservados 1

2 Camada de Aplicação Camada de Aplicação (DNS) Protocolo Domain Name System Resolvedores mapeiam Nomes de Domínios em Endereços IP Copyright - Todos os direitos reservados 2

3 Camada de Aplicação ( ) SMTP: Simple Mail Transfer Protocol IMAP: Internet Mail Access Protocol(protocolo mais usado atualmente, em alternativa ao limitado POP-Post Office Protocol) A aplicação não é cliente-servidor, senão o destinatário precisaria deixar seu computador em execução constantemente. Assim, basta que o Servidor IMAP permaneça ligado Camada de Aplicação (Streaming de Áudio e Vídeo) Áudio e Vídeo digital Streaming de mídia armazenada e de mídia ao vivo Teleconferência em tempo real Protocolos de streaming: RTSP(Real Time Streaming Protocol): permite que o player de mídia se comunique diretamente com o servidor de mídia armazenada (ex: Vídeo on Demand) RTP(RequestToSend): multicastip para um grupo formado por clientes interessados na mídia ao vivo(ex: IPTV, Rádio via Internet) RTCP(Real time Transport Control Protocol): protocolo da camada de transporte que controla os canais do RTPpara permitir teleconferência em tempo real(ex: VoIP, videoconferências) Problemas(e estratégias mais comuns): Atraso: UDP(protocolo da camada de transporte) -não trata erros, mas é útil quando a entrega imediata é mais importante que a entrega precisa Jitter(variação no atraso): de-jitter buffer Copyright - Todos os direitos reservados 3

4 Camada de Aplicação (Web) Páginas Web estáticas: conteúdo fixo (HTML) Páginas Web dinâmicas: conteúdo gerado dinamicamente: Ativos: execução no cliente/navegador JavaScript Applets Java Passivos: execução no servidor, o navegador somente renderiza CGI PHP ASP JSP HTTP(HiperText Transference Protocol): acessa URLs(Uniform Resource Locator) Camada de Segurança (Web) Protocolos da Web para criptografia com autenticação mútua entre cliente e servidor: SSL(SecureSockets Layer) entre a camada de aplicação e a camada de transporte TLS(TransportLayerSecurity) camada de transporte segura Copyright - Todos os direitos reservados 4

5 Camada de Transporte Objetivo: Entrega lógica de uma mensagem completa entre processos (cliente e servidor) Multiplexação e Demultiplexação: um servidor pode estar executando vários processos de aplicações diferentes (HTTP, FTP...). Quando uma mensagem chega ao servidor, ela deve ser direcionada para o processo correto através de um número de porta Controle de Congestionamento: um processo pode usar um bufferpara armazenar as mensagens antes do envio. Se for detectado algum congestionamento na rede, diminui-se a velocidade da transmissão Controle de Fluxo e de Erros: se o destino não emitir nenhum reconhecimento no tempo devido ou se enviar um reconhecimento negativo (mensagem corrompida, perdida, duplicada ou recebida fora de ordem), o remetente reenvia o pacote Camada de Transporte Copyright - Todos os direitos reservados 5

6 Camada de Transporte (Protocolos) TCP(Transmission ControlProtocol): protocolo orientado a conexãoque garante a entrega sem erros de uma mensagem, com base em seu cabeçalho e em mensagens de controle Hostorigem: fragmenta a mensagem em pacotes (se necessário) e passa cada uma delas para Camada de Rede Hostdestino: remonta a mensagem mesmo que os pacotes cheguem em uma ordem diferente da que foram enviados UDP(UserDatagramProtocol): não confiável, mas útil quando a entrega imediata é mais importante do que a entrega precisa (ex: transmissão de áudio e vídeo). É chamado protocolo sem conexão, porque não oferece uma conexão lógica entre os pacotes que compõem uma mesma mensagem Protocolos alternativos: combinam vantagens do UDP(adequação à transmissão de AV em tempo real) e do TCP (controle de fluxo e erros) SCTP(Stream Control Transmission Protocol) SST(Structured Stream Transport) DCCP(Datagram Congestion Control Protocol) RUDP(Reliable User Datagram Protocol) Camada de Rede Controla a operação da Subnet Objetivo: Entregar pacotes individuais (de host em host) a partir de sua origem até o seu destino final. Cada pacote trafega de modo independente (possivelmente por meio de múltiplos roteadores) evitando gargalos (congestionamentos) Roteamento: Pode ser determinado no início de cada conversação ou em tempo real (cada roteador consulta sua tabela de roteamento para escolher o próximo roteador) Protocolos de Roteamento (RIP, OSPF, BGP) : enviam mensagens aos roteadores da Internet para atualizar suas rotas Copyright - Todos os direitos reservados 6

7 Camada de Rede (Protocolos) IP(Internet Protocol): permite a transmissão de um pacote de uma única origem a um único destino. Não assegura a entrega do pacote, nem que um pacote entregue esteja livre de erros. IPv4(32 bits): notação decimal pontuada, ex: IPv6(128 bits) Protocolos auxiliares: compensam algumas deficiências do IP ICMP(Internet ControlMessageProtocol): relata erros para o computador de origem (ex: congestionamento) IGMP(Internet GroupManagement Protocol): permite transmissão a múltiplos destinos Camada de Rede Copyright - Todos os direitos reservados 7

8 Camada de Enlace de Dados Entrega de quadros (frames) de um único nó diretamente para outro nó Heterogeneidade de protocolos: diferentemente da camada de rede (IP), na camada de enlace, os endereços podem não ser universais Cada protocolo de enlace pode ter formato e tamanho de endereço diferentes MAC(Media Access Control): endereço usado pelo protocolo Ethernet, a rede local mais comum atualmente em uso. Possui 48 bits divididos em 6 seções de hexas com 2 dígitos cada, ex: B7:AA:02:2C:F8 Camada de Enlace de Dados Protocolos para resolução de endereço: ARP(Address Resolution Protocol): obtém o MAC a partir do IP RARP(Reverse Address Resolution Protocol): obtém o IP a partir do MAC NDP(Neighbor Discovery Protocol): ARP para IPv6 Copyright - Todos os direitos reservados 8

9 Camada Física Responsável por mover os bits individuais que compõem o frame por um meio físico para o nó seguinte Cada bit é transformado em um sinal eletromagnético e propagado pelo meio físico (canal de transmissão com ou sem fio) Garante que, quando um lado enviar um bit 1, o outro receberá 1 Não existem endereços na camada física Questões de Projeto: Quais sinais elétricos devem ser usados para representar um bit 1 e um bit 0? Quantos tempo deve durar um bit? A transmissão pode ser realizada simultaneamente nos dois sentidos? Como uma conexão inicial é estabelecida? Como é encerrada? Quantos pinos terá o conector de rede? Qual será a finalidade de cada pino? Camada Física Dados são transmitidos por fios, fazendo-se variar alguma propriedade física, como tensão ou corrente Análise de Fourier: representa um sinal como somas de harmônicos [senos e cossenos em função do tempo f(t)] Sinais são limitados pela largura de banda A largura de banda depende das propriedades físicas do cabo (espessura, comprimento, etc.) Copyright - Todos os direitos reservados 9

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