Centro Universitário Fundação Santo André. Disciplina Redes de Computadores. Módulo 01 Conceitos Gerais 2006 V1.0

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1 Centro Universitário Fundação Santo André Disciplina Redes de Computadores Módulo 01 Conceitos Gerais 2006 V1.0 Conceitos básicos de redes O que é uma rede de computadores? Um conjunto de dispositivos (nós), interconectados por meios de transmissão (enlaces) e utilizando protocolos em comum para permitir o compartilhamento de recursos. NÓ NÓ NÓ NÓ NÓ solicitação resposta Web Client Switch Router Router Fibra Óptica Web Server Condutor Elétrico Link Satélite HTTP REQUEST HTTP RESPONSE

2 Dispositivos (nós) Computadores Terminais Impressoras Servidores de comunicação Switches Routers Etc Meios de Transmissão (enlaces) Condutores elétricos Condutores Luminosos Espaço (ondas de rádio ou luz) Protocolos Conjuntos de regras de governam a comunicação entre os dispositivos Podem ser: Orientados a conexão Sem conexão Confiáveis Não confiáveis Em uma rede, o que consideramos recursos compartilhados? Dados Programas Multimídia (áudio e vídeo) Poder de processamento Dispositivos de hardware Quais tipos de tráfego podem existir através de uma rede? Dados Áudio Vídeo Quais aplicações podem ser disponibilizadas através de uma rede? Acesso a bancos de dados Correio Eletrônico Vídeo conferência Transferência de arquivos Ensino a distância Comércio Eletrônico Prestação de serviços Diagnóstico médico a distância Telefonia Transmissão de Notícias Troca de mensagens Games

3 Tipos de enlace (meio de transmissão) Condutores elétricos utilizando-se sinais elétricos Cabo Coaxial Um fio de cobre rígido que forma o núcleo, envolto por um material isolante que por sua vez é envolto por uma malha metálica. Esta malha impede a ocorrência da indução, causada por interferências elétricas ou magnéticas externas. Já foi muito importante nas redes locais e comunicações de longa distância.. Cabo de Par Trançado Consiste em pares de fios elétricos de cobre. Os fios são recobertos de uma camada isolante, geralmente de plástico, e entrelaçados em forma de trança, de onde surgiu o seu nome. Este entrelaçamento é feito para se evitar a interferência eletromagnética entre cabos vizinhos e para aumentar a sua resistência física. Espaço utilizando-se ondas de rádio ou sinais luminosos Ondas de rádio As ondas de rádio são ondas eletromagnéticas que se propagam no espaço. Fatores como potência e freqüência influenciam no seu alcance. Fatores como freqüência e tipo de modulação influenciam na capacidade de carregar mais ou menos informações. São vantagens: baixo custo de implantação e mobilidade. É desvantagem a segurança das informações. Raio laser ou Infra vermelho Empresas comercializam sistemas que permitem através de feixes laser a transmissão de dados entre pontos com visibilidade direta. Transmissores a laser geralmente são instalados no alto de edifícios. São vantagens: baixo custo e alta capacidade. É desvantagem a susceptibilidade de erros de transmissão devido as intempéries. Já o infravermelho é utilizado em conexões entre notebooks e PDAs, para pequenos volumes e curtíssima distância.

4 Condutores luminosos utilizando-se sinais luminosos Fibra óptica A fibra óptica é um filamento de vidro,material dielétrico, constituído de duas partes principais: o núcleo, por onde se propaga a luz, e a casca que serve para manter a luz confinada no núcleo.cada um destes elementos, núcleo e casca, possuem índices de refração diferentes fazendo com que a luz percorra o núcleo refletindo na fronteira com a casca. Fatores de degradação no enlace Atenuação: a amplitude do sinal diminui com a distância em qualquer meio físico de transmissão. Distorção: mudanças indesejadas no sinal ou no seu formato e que ocorrem durante sua transmissão entre dois pontos Ruído: sinais aleatórios, gerados por componentes de um circuito ou por perturbações naturais que corrompem as transmissões pela introdução de erros Os fatores de degradação podem modificar os sinais nos enlaces introduzindo erros na transmissão. A possibilidade de ocorrência de erros gera a necessidade de mecanismos de detecção e recuperação de erros nas redes.

5 Características do sinal no enlace Tipo de sinal suportado (analógico e digital) Analógico Amplitude varia continuamente dentro de uma faixa Digital Amplitude assume 2 valores discretos correspondentes a 1 e 0 Direção de transmissão Simplex Único sentido Half Duplex Ambos sentidos alternadamente Full Duplex Ambos sentidos simultaneamente Banda Passante Hertz (Hz) para enlaces analógicos (cada Hertz é um ciclo por segundo) bps para enlaces digitais Sinal Analógico Sinal Digital Classes de redes quanto a área de abrangência Podem-se identificar três classes básicas de redes: Redes Locais (LAN - Local Area Networks): usadas tipicamente para interconectar computadores pessoais dentro de uma área geográfica pequena, tal como um escritório, um andar, um prédio ou um pequeno agrupamento de prédios dentro do mesmo terreno. A implantação e manutenção do meio de transmissão (cobre, fibra ou wireless) e dispositivos é responsabilidade do administrador da rede. Redes Metropolitanas (MAN - Metropolitan Area Networks): São redes com cobertura em uma cidade ou um conjunto de cidades próximas. A implantação e manutenção destas redes é feita por empresas operadoras de telecomunicações, as quais vendem o serviço de transporte de dados entre os pontos atendidos por ela. Redes de Longa Distância (WAN - Wide Area Networks): São redes com cobertura de áreas geográficas grandes, que podem envolver várias cidades, um estado, um país ou mesmo continentes.

6 Outras classes foram definidas: Redes Pessoais (PAN - Personal Area Networks): usadas tipicamente para interconectar computadores, periféricos, PDAs e celulares dentro de uma área muito pequena, tipicamente de 10 metros. Redes de Armazenamento (SAN - Storage Area Networks): em função da explosiva necessidade de armazenamento de informações, estas redes foram desenhadas especificamente para conectar servidores de armazenamento dedicados com segurança e alta disponibilidade. Redes locais sem fio (WLAN Wireless Local Area Networks): são uma variação das LANs com a diferença que não utilizam cabos de cobre ou fibra e sim ondas de rádio. Classes de redes quanto a topologia Uma topologia descreve como os componentes (nós e enlaces) da rede estão interconectados. Antes de estudarmos as diversas topologia veremos um importante conceito: Conexão ponto-a-ponto: É quando um enlace somente interconecta 2 nós NÓ NÓ NÓ Conexão por difusão (broadcast): É quando um enlace pode interconectar mais de 2 nós NÓ NÓ NÓ

7 Topologias de Redes ponto-a-ponto As seguintes topologias se enquadram nas redes ponto-a-ponto: Ring Ring: A porta de transmissão de um nó e conectada na porta de recepção de outro nó e isto é feito sucessivamente até se completar o anel. A vantagem do Ring é que uma interrupção simples no anel não para a rede, não se caracterizando a existência de um ponto único de falha. Outra vantagem é que esta topologia não permite a ocorrência de colisões na rede. Star (com Switch): Um elemento central, constituído por um Switch interconecta os nós das pontas que são os computadores. A desvantagem da topologia star, neste caso, é que o Switch se constitui num ponto único de falha. A vantagem da topologia star é o baixo custo de implementação e a facilidade de se determinar e isolar problemas nos enlaces ou nas pontas. Mash (Partial ou Full): Cada nó tem interconexão com vários outros (partial mash) ou com todos (full mash) No diagrama se o enlace pontilhado existir a rede é full, se não ela é partial A vantagem do Mash é o alto nível de redundância que permite que a rede continue funcionando mesmo que alguns enlaces sejam interrompidos. A desvantagem é o custo com os múltiplos enlaces Tree: É uma topologia hierárquica onde os nós finais dependem dos nós principais para manter a comunicação. A desvantagem é a existência de pontos de falha que podem parar parcial ou totalmente a rede. A vantagem da topologia Tree é a diminuição de custos com enlaces e adequação fácil a distribuição geográfica de uma empresa.

8 Topologias de Redes de Difusão As seguintes topologias se enquadram nas redes de difusão: Bus - Barramento Bus: Os nós da rede se conectam a um único enlace através do qual se comunicam. Este enlace é um ponto único de falha e permite a ocorrência de colisão de mensagens. Este tipo de topologia não é empregada atualmente em redes de computadores. Star (com Hub): Um elemento central, constituído por um Hub interconecta os nós das pontas que são os computadores. Uma desvantagem é que o Hub se constitui num ponto único de falha. Outra é que ele permite a ocorrência de colisões das mensagens. A vantagem da topologia star é o baixo custo de implementação e a facilidade de se determinar e isolar problemas nos enlaces ou nas pontas. Uma topologia star com Hub funcionalmente equivale a uma topologia Bus. Aspectos Lógicos das redes Client: É um processo de aplicação que depende de solicitação de recursos que são controlados por outro processo de aplicação. Server: É um processo de aplicação atende as solicitações de outros processos. Embora a relação client/server possa existir dentro de um único computador ela faz mais sentido em um rede de computadores. Normalmente as funções de client estão embutidas no Sistema Operacional e são executadas nos PCs e Workstations de usuários, enquanto as funções de server são executadas em Sistemas Operacionais especializados e em máquinas com mais poder de processamento ou que controlam recursos especiais. MÁQUINA CLIENT MÁQUINA SERVER request NETWORK response

9 Redes baseadas em Server O server executa um sistema operacional especializado para a função enquanto as demais estações rodam uma porção de software client O server geralmente tem um maior poder de processamento e armazenamento Este tipo de rede exige um administrador já que os recursos estão centralizados O custo geralmente é maior, bem como a segurança O Server pode ser dedicado ou não dedicado CLIENT SERVER CLIENT request response request response São exemplos de tipos de servers: File Server Printer Server Application Server Mail Server Fax Server WEB Server Outros? Redes baseadas em Peer-to-peer Cada computador atua ao mesmo tempo como client e server O sistema operacional de cada estação da rede deve conter as funcionalidades de rede baseada em peer to peer Cada usuário de computador é o próprio administrador dos seus recursos O custo geralmente é menor, bem como a segurança Peer-to-Peer não tem NENHUMA relação e não se traduz por ponto-a-ponto PEER request PEER request PEER response response request request response response Redes Combinadas Cada estação da rede atua como peer e ao mesmo tempo existe server(s) especializados na rede As redes atuais estão normalmente são combinadas já que os sistemas operacionais comerciais ou livres, utilizados nas estações tem as funcionalidade peer-to-peer. Esta abordagem é a mais flexível, porém os usuários finais e o administrador da rede devem cuidar muito bem da segurança da segurança.

10 Endereçamento em redes Uma rede de computadores requer um esquema de endereçamento para que seja possível localizar os recursos que fazem parte dela. No caso do TCP/IP cada enlace ou segmento de rede recebe um numero que corresponde ao endereço de rede. Além disso cada porta de dispositivo recebe um número que corresponde ao endereço de host na rede ao qual a porta esta conectada. Note que se um dispositivo se conecta em mais de uma rede ele deve ter um endereço de host em cada rede. Observem isto nos servidores e nos roteadores Printer Server Web Server EDIO A EDIO B Switch Switch Router Router DATA CENTER a é reservado para uso privado e foi utilizado nas 5 redes deste diagrama. Neste caso os 3 primeiros campos ( x) definem a rede O último campo (.y) define o host dentro da rede Endereçamento de mensagens As mensagens na rede podem ser transmitidas das seguintes formas Unicast Um para um. Exemplo: de para Multicast Um para um grupo. Exemplo de para Grupo Alfa Broadcast Um para todos. Exemplo de para todas estações no segmento No caso de Multicast as estações podem decidir se participam ou não de um determinado grupo. No diagrama abaixo, algum tempo depois a estação pode decidir participar do grupo alfa e então fazer um join neste grupo Switch Grupo alfa Grupo alfa Grupo beta

11 Protocolos de rede Formato de mensagens Os protocolos funcionam através da troca de mensagens de controle entre os nós. As mensagens de controle dos protocolos são adicionadas aos dados na forma de headers e footers. Os headers e footers não aparecem para o usuário da rede. Os footers são básicamente utilizados para detecção e correção de erros DATA DATA HEADER DATA FOOTER DATA DATA HEADER DATA FOOTER Protocolos orientados a conexão Os protocolos podem trabalhar nesta forma o que permite saber se o computador remoto está disponível e pronto para trocar dados. Comp A NETWORK Comp B COMP B SOLICITO CONEXÃO CONEXÃO COMP A CONEXÃO ACEITA DATA TROCA DE DADOS DATA DATA DEONEXÃO COMP B SOLICITO DEONEXÃO COMP A DEONEXÃO ACEITA Podemos identificar claramente a existência de 3 fases (conexão, troca de dados e desconexão)

12 Protocolos sem conexão Os protocolos que trabalham neste modo transmitem dados sem saber se o computador remoto está disponível e pronto para trocar dados. Comp A DATA NETWORK Comp B TROCA DE DADOS DATA DATA Neste modo quando Comp B está indisponível os dados enviados são perdidos e nenhum resposta retornará de B. Comp A DATA NETWORK Comp B Protocolos confiáveis e não confiáveis Quando trabalhando na forma confiável o destinatário confirma o recebimento das mensagens ao remetente. Comp A MENSAGEM 1 NETWORK RECEBI A MENSAGEM 1 Comp B MENSAGEM 2 RECEBI A MENSAGEM 2 MENSAGEM 1 RECEBI A MENSAGEM 1 No modo não confiável não existem as confirmações de recebimento o que diminui a segurança do protocolo.

13 A necessidade de padronização Tipos de padrões para redes Padronização em redes A padronização é necessária para permitir a interoperabilidade entre dispositivos nas redes de computadores. Padrões de Jure Desenvolvidos por organizações internacionais de padronização Exemplos RS232 da EIA, V90 do ITU etc Padrões de Facto São aceitos pelo mercado sem estarem ligados a uma organização de padronização Exemplo: NFS Network File System desenvolvido pela SUN, liberado e adotado pelo mercado Padrões Proprietários Desenvolvidos por um fabricante e que não são de domínio público. Exemplo: IPX da Novell Padrões de Consórcios Um grupo de fabricantes se associa para definir um padrão que passa a ser adotado pelo mercado. Exemplo: Gigabit Ethernet Organizações de Padronização em redes e telecomunicações Internacionais ISO - International Standards Organization (Suiça) ITU - International Telecommunication Union (Ex CCITT) (Suiça) Industriais e Profissionais EIA - Eletronic Industries Association (USA) IEEE - Institute of Eletrical and Eletronics Engineers (USA) Administração e padronização na Internet IAB - The Internet Architecture Board IRTF - The Internet Reserach Task Force IETF - The Internet Engineering Task Force IANA - The Internet Assigned Numbers Authority Documentos de padronização para a Internet RFC Request For Comments Documentos formais com especificação técnica de protocolos e funcionalidades da Internet As RFCs são publicadas como draft durante 6 meses para depois se tornarem efetivas Para consultar ou submeter RFCs recorremos ao RFC Editor ou IETF

14 O problema: Arquiteturas em camadas A quantidade e complexidade das funções necessárias ao funcionamento das redes, tornam a interconexão de computadores e troca de mensagens em redes um tarefa bastante difícil. Criptografia Endereçamento Roteamento Comp A Recuperação de erros Garantia de entrega Estabelecimento de conexão NETWORK MENSAGEM Comp B Arquiteturas em camadas - Conceito Para resolver esta questão as diversas funcionalidades e tarefas foram agrupadas e organizadas em camadas funcionais dentro das arquiteturas em camada. COMP 1 COMP 2 CAMADA 7 CAMADA 6 CAMADA 5 CAMADA 4 CAMADA 3 CAMADA 2 CAMADA 1 CAMADA 7 CAMADA 6 CAMADA 5 CAMADA 4 CAMADA 3 CAMADA 2 CAMADA 1 São exemplos de arquiteturas em camadas: OSI Open Systems Interconnections (ISO 1984) TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol (DoD 1983) SNA Systems Network Architecture (IBM )

15 Arquiteturas em camadas - Funcionamento CAMADA N OTOCOLO N CAMADA N Entre camadas adjacentes dentro de um sistema existem as interfaces CAMADA 3 INTERFACE 2/3 CAMADA 2 INTERFACE 1/2 CAMADA 1 INTERFACE N/N-1 OTOCOLO 3 OTOCOLO 2 OTOCOLO 1 CAMADA 3 INTERFACE 2/3 CAMADA 2 INTERFACE 1/2 CAMADA 1 INTERFACE N/N-1 A camada n presta serviços para a camada n+1 A camada n+1 utiliza os serviços da camada n Entre camadas do mesmo nível em dois sistemas existe uma comunicação baseada em protocolos MEIO FISICO O Modelo de Referencia OSI Desafio: criar uma arquitetura padronizada para que computadores quaisquer de fabricantes diferentes pudessem falar entre si, utilizando protocolos comuns. Era a busca pela interoperabilidade entre sistemas heterogêneos. Básico: Utilização de arquitetura em camadas para dividir o problema em várias partes. O Modelo de referência OSI Open Systems Interconection - constituiu um framework básico para coordenação do desenvolvimento de padrões. Numa abordagem top-down do problema podemos definir 3 níveis de abstração: Arquitetura: define um conjunto de objetos, relações e limitações e um modelo de 7 camadas para comunicação entre processos ou sistemas ditos abertos Especificações de Serviços: especifica em detalhes os serviços que cada camada provê para a camada superior; Especificações de Protocolos: define precisamente como as informações de controle são trocadas e que procedimentos efetuar.

16 Funções básicas das camadas do MR OSI Data transport Application 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Enlace 1. Fisica Aplicação: Fornece uma interface para que o programa aplicativo fale através da rede Apresentação: Cuida de aspectos como conversão de códigos, compressão e criptografia. Sessão: Estabelece e sincroniza o dialogo entre as maquinas participantes da comunicação Transporte: Garante que a mensagem chegue ao seu destino. Controla fluxo. Multiplexa conexões. Rede: Cuida do endereçamento e escolha do melhor caminho dentro da rede. Trata pacotes. Enlace: Manuseia a entrega da mensagem até o próximo nó através do enlace. Pode corrigir erros ocorridos na camada física. Trata frames. Física: Aspectos mecânicos, elétricos e funcionais da interface. Trata bits, transformando-os em pulsos no meio. Comparação entre MR OSI e Arquitetura TCP/IP OSI 7. Aplicação 6. Apresentação 5. Sessão 4. Transporte 3. Rede 2. Enlace 1. Fisica TCP/IP Aplicação Transporte Internet Enlace Subrede Física As funções das camadas 5,6 e 7 do OSI são englobadas na camada de aplicação do TCP/IP As camadas 3 e 4 tem uma níveis funcionais semelhantes ao MR OSI. As funções das camadas de enlace e física do MR OSI continuam a existir agora com o nome de subrede, mas não são padronizadas no TCP/IP. Assumiremos portanto que o TCP/IP tem 5 camadas sendo a Internet a camada 3

17 Entendendo o funcionamento das arquiteturas em camada Os próximos slides procuram demonstrar de uma maneira didática o funcionamento detalhado e passo-a-passo de uma arquitetura em camadas. Esta demonstração baseia-se no TCP/IP com suas 5 camadas Comunicação client server REQUEST RESPONSE O processo Client da Aplicação X precisa se comunicar com o processo Server da Aplicação X O processo Client envia um request O processo Server devolve um response Exemplo: Um browser pede uma página a um Web Server O request contém um get de html O response contém a página solicitada

18 Comunicação entre processos (1) WRITE READ REQUEST SHARED MEMORY A comunicação entre processos, no mesmo computador, é chamada de IPC (Inter Process Communication) O Sistema Operacional reserva uma área chamada de Shared Memory O processo Client escreve o request na Shared Memory O processo Server lê o request na Shared Memory Comunicação entre processos (2) READ WRITE RESPONSE SHARED MEMORY Uma vez que o processo Server tem a resposta pronta ele precisa devolver o response O processo Server escreve o response na Shared Memory O processo Client lê o response na Shared Memory

19 Comunicação entre múltiplos processos WRITE WRITE READ READ REQUEST RESPONSE SHARED MEMORY Múltiplos processos podem se comunicar utilizando-se diferentes blocos de memória da Shared Memory Não há interferência entre processos A comunicação é uma tarefa relativamente fácil nesta situação E agora com computadores diferentes? Exemplos de processos de aplicação: Correio Eletrônico Mensagem Instantãnea File Transfer Web Compartilhamento de disco ou impressora. etc A comunicação entre processos começa a se tornar bastante complicada O processo Client da Aplicação X precisa enviar um request ao processo Server em Beta O processo Client da Aplicação Y precisa enviar um request ao processo Server em Alfa O Computador Alfa não tem acesso a Shared Memory do Computador Beta e vice-e-versa Precisamos de alguma forma conectar as coisas

20 Vamos montar uma rede!!! PLACA DE PLACA DE Se adicionarmos uma placa de rede em cada computador Instalarmos um Hub Conectarmos as duas placas de rede ao Hub usando 2 patch cords Pronto! A rede esta fisicamente montada Está faltando alguma coisa!!! PLACA DE PLACA DE As aplicações não sabem conversar diretamente com as placas de rede Temos múltiplas aplicações, mas só temos uma placa de rede em cada computador Várias outras funções de comunicação ainda não estão cobertas neste cenário

21 Precisamos de um SW de comunicação SOFTWARE DE COMUNICAÇÃO SOFTWARE DE COMUNICAÇÃO PLACA DE PLACA DE As funções de comunicação podem ser executadas por um software a parte Ou por um subconjunto de funções do Sistema Operacional O Windows 3.1 não tinha funcionalidades de redes O Windows a partir do 3.11 passou a ter estas funcionalidade embutidas Agora temos tudo que precisamos! SOFTWARE DE COMUNICAÇÃO SOFTWARE DE COMUNICAÇÃO PLACA DE PLACA DE Mas será que as coisas são tão simples assim? Vamos estudar em um nível maior de detalhes as funcionalidades de: A Placa de Rede O Software de Comunicação

22 A Placa de Rede cumpre 2 funções SOFTWARE DE COMUNICAÇÃO SOFTWARE DE COMUNICAÇÃO F 2 F 1 CONTROLE ACESSO ASPECTOS FÍSICOS Placa de Rede F 2 F 1 CONTROLE ACESSO ASPECTOS FISICOS Placa de Rede 1. Abaixo na conexão com o meio cuida dos aspectos físicos da transmissão, como formato do pulso elétrico, tipo conector, tipo de cabo por onde os pulsos vão passar etc. 2. Acima controla o acesso ao meio físico: Controla em que momento pode transmitir um frame no meio físico, afinal ele pode estar ocupado Quando transmite um frame e ocorre colisão tem que tratar esta situação O SW de comunicação adiciona 3 funções F 5 F 4 F 3 R/W R/W R/W MULTIPLEXA E CONECTA CONTROLA Software De Comunic F 5 F 4 F 3 R/W R/W R/W MULTIPLEXA E CONECTA CONTROLA Software De Comunic F 2 F 1 CONTROLE ACESSO ASPECTOS FÍSICOS Placa de Rede F 2 F 1 CONTROLE ACESSO ASPECTOS FISICOS Placa de Rede 3. Embaixo vai controlar várias funções de rede como endereçamento deste computador e entrega da informação até o computador de destino. 4. No meio vai cuidar do estabelecimento de conexão entre os computadores através da rede e também vai distribuir as mensagens entre as múltiplas aplicações. 5. Em cima vai conversar com as várias aplicações simultaneamente, fazendo operações de Read e Write na interface com cada uma delas.

23 Associando as camadas TCP/IP F 5 F 5 F 4 F 4 F 3 F 3 F 2 F 2 F 1 F 1 PERTENCEM A CAMADA Agora para entendermos a arquitetura TCP/IP basta mapearmos os nomes das camadas do TCP/IP as funcionalidades que acabamos de estudar. É obvio que da forma como está aqui descrita, esta abordagem se aplica a duas máquinas ligadas via rede local, porém a diferença para o caso de rede de longa distância é mínima. Para ser aplicada a WAN, basta mudar as camadas de enlace e física para a realidade de WAN (usando placa serial, com protocolos Frame Relay ou PPP etc). Analisando o fluxo no TCP/IP (1) Write DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER A Aplicação deseja enviar um request para a Aplicação O processo da aplicação Client X faz um write da mensagem, na Shared Memory, que será enviada para o Server A Aplicação avisa o APL X que a mensagem esta disponível para leitura

24 Analisando o fluxo no TCP/IP (2) Read DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER O processo do Software de Comunicação faz um read da mensagem escrita pela Aplicação X na shared memory. Dentro do processo do Software de Comunicação existem interfaces especializadas em cada uma das aplicações. Neste caso vemos 3 interfaces X, Y e Z. Elas são chamadas de API (Application Program Interface) Analisando o fluxo no TCP/IP (3) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER Ainda na camada de aplicação a mensagem ganha o header da Aplicação e esta estrutura é repassada para a camada de transporte.

25 Analisando o fluxo no TCP/IP (4) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER Na camada de transporte ele ganha o header da camada de transporte e é repassado para a camada de Rede. O header da camada de transporte contém um campo chamado source port que identifica de qual aplicação veio a mensagem e outro chamado destination port. Analisando o fluxo no TCP/IP (5) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER Na camada de rede a mensagem ganha o header de rede e é repassado para a camada de enlace O header de rede contém entre outras informações o source IP address e o destination IP address.

26 Analisando o fluxo no TCP/IP (6) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER Na camada de Enlace a mensagem ganha o header de enlace e é repassado para a camada Física. O header do enlace contém: MAC Address de origem e destino FCS (para verificar erros) Tamanho do frame ou tipo de protocolo (dependendo se é ou Ethernet V2) A camada de enlace executa o algoritmo do CSMA/CD para transmitir o frame. Analisando o fluxo no TCP/IP (7) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER Já na camada física a mensagem não ganha nenhum Header e é tratada com um conjunto de bits que precisa ser transformada em pulsos elétricos para ser entregue no cabo par trançado. A placa de rede envia o frame no formato de um trem de bits para o Hub.

27 Analisando o fluxo no TCP/IP (8) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER O frame no formato de pulsos elétricos é transmitido pelo cabo par trançado ao Hub que o replica a todas as suas portas, inclusive a desejada. Analisando o fluxo no TCP/IP (9) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER O Hub propaga o frame em todas as suas portas, inclusive para porta onde esta conectado o computador Beta O frame é enviado pelo cabo de par trançado para a placa de rede do computador Beta

28 Analisando o fluxo no TCP/IP (10) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER Na camada física da placa de rede de Beta os pulsos elétricos que acabaram de chegar são transformados num conjunto de bits que formam Bytes que constituem os campos do frame enviado por Alfa. Analisando o fluxo no TCP/IP (11) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER O frame é repassado a camada de enlace que lê o header de enlace para verificar: Se não deu erro na transmissão Se o frame não é muito curto ou muito longo Se o frame é destinado a este MAC address Se chegou sem erros e para este MAC address, o frame será repassado a camada de rede depois de retirado o header de enlace

29 Analisando o fluxo no TCP/IP (12) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER O frame sem o header da camada de enlace agora é chamado de pacote e é repassado a camada de rede que lê o header de rede. No header de rede algumas informações são lidas, como por exemplo o endereço IP de destino, o que confirma que este é realmente o nó para o qual a mensagem foi enviada. Uma vez lido, o header de rede é retirado para que o frame seja entrega a camada de transporte. Analisando o fluxo no TCP/IP (13) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER O pacote sem o header da camada de enlace agora é chamado de segmento e é repassado a camada de transporte que lê o header de transporte. A decisão de qual aplicação receberá a mensagem está no destination port especificado no header de transporte. Neste caso a aplicação é a APL X. Uma vez lido o header de transporte é retirado para que o segmento seja entrega a camada de aplicação.

30 Analisando o fluxo no TCP/IP (14) DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER O segmento sem o header da camada de transporte agora é chamado de mensagem e é repassado a camada de aplicação que lê o header de aplicação. Uma vez lido o header de aplicação é retirado para que a mensagem seja entregue ao programa aplicação. Analisando o fluxo no TCP/IP (15) Write DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER Neste momento a interface APL X, que faz parte do processo do Software de Comunicação, faz uma operação de write na shared memory, da mensagem destinada ao processo de Aplicação.

31 Analisando o fluxo no TCP/IP (16) Read DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER O processo de aplicação faz então uma operação de read da mensagem escrita na shared memory e a transferência esta completa. A mensagem finalmente chegou ao seu destino! Analisando o fluxo no TCP/IP (17) Write Read DADO APL X HEADER APL X HEADER HEADER HEADER No slide inicial de fluxo (1) vimos que o processo Aplicação fez um Write No slide final do fluxo (16) vimos que o processo Aplicação fez um Read Do ponto de vista das aplicações e o esforço não aumentou comparando com a situação em que os dois processos moravam na mesma máquina!!! A arquitetura em camadas evitou que o programador de aplicação se preocupa-se com todos os detalhes relacionados a transmissão e controle na rede.

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