Infra Estruturas Computacionais. Modelos de Referência. Modelos de Referência para Redes de Computadores. Arquitetura RM-OSI/ISO. O Modelo OSI da ISO

Transcrição

1 Infra Estruturas Computacionais Professor: André Ferreira Material baseado: Prof. José Oliveira e outros Modelos de Referência 2/35 Modelos de Referência para Redes de Computadores Para facilitar a troca de dados entre hosts de diversos fabricantes, tornou-se necessário definir uma arquitetura padrão, aberta e pública para redes de computadores. Com esse objetivo, duas arquiteturas acabaram tornando-se referências no mundo: Arquitetura RM-OSI/ISO, cujo modelo RM/OSI foi proposto para ser um referencial (de direito) para a indústria de computadores; Arquitetura Internet (ou ), cujo modelo alternativo (de fato) foi proposto com o objetivo interligar redes heterogêneas (locais, metropolitanas e de longa distância). Arquitetura RM-OSI/ISO O objetivo do padrão internacional RM-OSI é fornecer uma base comum que permita o desenvolvimento coordenado de padrões para interconexão de sistemas; A denominação Open Systems Interconetion OSI, qualifica padrões para o intercâmbio de informações entre sistemas, muito embora não implique em nenhuma implementação de tecnologia, ou modo de interconexão específicos. 3/35 4/35 OSI (Open System Interconnection); ISO (International Standards Organization). O RM-OSI, por si só, não define a arquitetura de uma rede porque não especifica com exatidão os serviços e protocolos de cada camada (ele simplesmente diz o que cada camada deve fazer). Dois sistemas distintos seguindo o RM-OSI não necessariamente vão conseguir se comunicar; A ISO, porém, produziu, e continua produzindo, documentos que definem com precisão os serviços e protocolos de cada uma das camadas do RM-OSI, mais especificamente, os chamados perfis funcionais que, quando seguidos por dois fabricantes, garantem a intercomunicabilidade entre dois sistemas. 5/35 6/35 1

2 Física: Transmissão pura de bits; Algum controle de erros; Conectores; Forma de utilização do meio; Meio de transmissão; Interfaces mecânicas e elétricas. Fornece características mecânicas, elétricas, funcionais e de procedimentos para ativar, manter e desativar conexões físicas para a transmissão de bits entre entidades do nível de enlace; O protocolo do nível físico dedica-se à transmissão de uma cadeia de bits: O projetista do protocolo deve decidir como representar 0s e 1s, quanto tempo durará um bit - intervalo de sinalização, se a transmissão é half ou full-duplex, como a conexão será estabelecida e desfeita, quantos pinos terá o conector da rede e quais seus significados, assim como outros detalhes elétricos e mecânicos. 7/35 8/35 Enlace de Dados: Parecer ser livre de erros de transmissão; Detecção/Correção de erros; Fragmenta os dados em quadros; Processa os quadros de confirmação; Algum controle de fluxo. Detecta e, opcionalmente, corrige erros que ocorram no nível físico (converte um canal de transmissão não confiável em confiável para o uso do nível de rede); Divide a seqüência de bits a serem transferidos em quadros (frames), cada um contendo alguma forma de redundância para detecção de erros: Trata o problema de evitar que um emissor envie dados ao receptor mais rapidamente que este possa processar. O problema é evitado com o uso de algum mecanismo de controle de fluxo que possibilita ao emissor saber qual o espaço disponível no receptor em um dado momento. 9/35 10/35 Rede: Controla a operação da sub-rede; Roteamento; Controle de Congestionamento; Alguns problemas que podem surgir: Endereçamento; Pacotes podem ser muito grandes; Protocolos podem ser diferentes. 11/35 Fornece ao nível de transporte uma independência em relação a problemas de chaveamento e roteamento associados com o estabelecimento e operação de uma conexão em rede; Filosofias usadas na implementação do serviço oferecido: Serviço de Datagrama (não orientado a conexão): Nesse serviço cada pacote transmitido não tem relação passado/futuro com outros pacotes, devendo carregar consigo toda a informação de endereço destino. O roteamento é determinado por cada nó da rede toda vez que um pacote chega; Serviço de Circuito Virtual (orientado à conexão): Nesse serviço é necessário primeiramente que o transmissor envie um pacote de estabelecimento de conexão, para que seja estabelecido uma identificação associada ao circuito virtual, para uso posterior pelos pacotes subsequentes com o mesmo destino (os pacotes de uma mesma conversação não são independentes). 12/35 2

3 Transporte: Comunicação fim-a-fim; Canal ponto-a-ponto e livre de erros; Estabelecimento/Encerramento conexão; Controle de Fluxo; de Mecanismo de nomeação. Saber com quem quer conversar. Implementa comunicação fim a fim confiável, dado que o nível de rede pode não garantir a entrega de um pacote no destino e nem a ordem de chegada dos pacotes; Isola os níveis superiores da parte da transmissão da rede (nesse nível, a comunicação se da efetivamente entre o host de origem e o host de destino, enquanto que nos níveis inferiores a comunicação se dá entre hosts adjacentes que compõem o trajeto de ligação entre os hosts origem e destino). 13/35 14/35 Faz controle de fluxo, controle de seqüência fim a fim, detecção e recuperação de erros fim a fim e segmentação e blocagem de mensagens; Duas funções importantes desempenhadas pelo nível de transporte: Multiplexação (multiplexing): várias conexões de transporte partilhando a mesma conexão de rede; Fracionamento (splitting): uma conexão de transporte ligada a várias conexões de rede. Sessão: Estabelecimento de sessão entre hosts diferentes; Provê serviços aperfeiçoados: Login remoto; Transferência de arquivos. Gerência de tokens: exclusão mútua; Sincronização: inserção de checkpoints. 15/35 16/35 Controle de diálogo: permite o uso de pontos de sincronização (marcas lógicas inseridas de tempos em tempos) ao longo da comunicação entre duas aplicações para, no caso de uma interrupção do serviço de comunicação, a transferência de dados possa ser reiniciada a partir do último ponto de sincronização; Gerência de atividades: permite ao nível de sessão diferenciar partes (atividades) do intercâmbio de dados entre usuários da camada de sessão, de modo a permitir, por exemplo, a interrupção temporária do envio de uma mensagem de correio eletrônico longa, em benefício da transmissão de uma mensagem urgente curta. Apresentação: Se relaciona com a sintaxe/semântica dos dados; Codificação dos dados: computadores diferentes podem ter codificações diferentes; Compressão de dados; Criptografia. 17/35 18/35 3

4 Realiza transformações adequadas nos dados, antes de seu envio ao nível de sessão; Transformações típicas são: compressão de dados, criptografia, conversão de padrões de terminais e arquivos para padrões de rede e vice-versa; Quando realizamos a transferência de um arquivo de um ambiente ASCII (SUN/Solaris) para um ambiente EBCDIC (IBM/4381), o nível de apresentação é o responsável pela conversão dos dados de ASCII para EBCDIC. Aplicação: Variedade de protocolos comumente necessários; Terminal virtual; Transferência de arquivos; Correio eletrônico. 19/35 20/35 O Modelo OSI Protocolos Objetivo da divisão em níveis: Simplificar; Permitir atualizações tecnológicas; Permitir múltiplas soluções para um mesmo nível; Os níveis devem corresponder a funções diferenciadas; As funções similares ficam em um mesmo nível. Devem ser minimizadas as interações entre os níveis; Os níveis inferiores procuram estabelecer e garantir a qualidade da comunicação; Os níveis superiores procuram oferecer serviços para a aplicação. 21/35 Um conjunto de protocolos que permitem que computadores possam se comunicar, não importando o fabricante ou o sistema operacional; Os dois protocolos mais importantes deram seus nomes à arquitetura: Transmission Control Protocol / Internet Protocol; A pilha de protocolos pode ser utilizada sobre qualquer estrutura de rede. Exemplo: Ethernets, Token Ring, PPP, X25, Frame Relay e etc.; A arquitetura, assim como o Modelo OSI, realiza a divisão de funções do sistema de comunicação em estruturas de camadas. 22/35 Camadas Camadas do Modelo O modelo é formado por 4 camadas conforme abaixo: Aplicação; Transporte; Inter-Rede; Interface de Rede. Diferentemente do modelo OSI, o modelo não é um modelo apenas didático ou conceitual, pois, ele especifica os protocolos a serem utilizados em cada camada. 23/35 24/35 4

5 Camada de Aplicacão O reúne os protocolos que fornecem serviços de comunicação ao sistema e ao usuário; Inclui os detalhes das camadas de apresentação, sessão e aplicação do Modelo OSI; Inclui os protocolos de Serviços Básicos DNS / DHCP, e de serviços ao usuário Telnet / FTP / HTTP / SMTP e Etc. Camada de Transporte Realiza o transporte de dados fim-a-fim, sem se preocupar com os elementos intermediários (endereços e caminhos); As suas atribuições envolvem a qualidade de serviços (confiabilidade), controle de fluxo de pacotes e a detecção e correção de erros; Principais Protocolos: UDP: User Datagram Protocol; TCP: Transmission Control Protocol. 25/35 26/35 Camada Inter-Rede Gerencia o movimento (comutação) e o roteamento dos pacotes na rede; Sua finalidade é enviar pacotes da origem de qualquer sub-rede e fazê-los chegar ao destino, independentemente do caminho e das redes que tomem para chegar lá, usando um identificador, o endereço IP; Principal Protocolo: IP (Internet Protocol); Outros Protocolos: ICMP (Internet Control Message Protocol) / IGMP (Internet Group Management Protocol). 27/35 Camada de interface de Rede Este nível abrange o driver de dispositivo no S.O., a correspondente placa de rede e outros detalhes de hardware necessários para o interfaceamento físico com a rede; Essa camada se relaciona com tudo aquilo que um pacote necessita, para realmente estabelecer um link físico entre a origem e o destino; Inclui detalhes das tecnologias de LAN e WAN que foram empregadas; Equivalente às camadas física e de enlace do Modelo OSI; Exemplos de protocolos desta camada: X25 / Frame Relay / ATM / PPP / Ethernet / Token Ring / ARP e RARP. 28/35 Camadas Semelhanças Modelo OSI x Modelo Os dois modelos são organizados em camadas; Ambos modelos possuem camadas de Aplicação, embora incluam serviços muito diferentes; Ambos modelos possuem camadas de Transporte e de Rede (inter-rede) com funções comparáveis; Os dois modelos pressupõem o fluxo de pacotes e o encapsulamento dos dados; Qual dos dois modelos deve ser conhecido pelos profissionais da área? Ambos! 29/35 30/35 5

6 Diferenças Modelo OSI x O modelo OSI definiu com clareza os conceitos de serviços, interfaces e protocolos. O não; O modelo OSI foi concebido antes dos protocolos terem sido inventados, tornando-o mais flexível, porém trouxe uma carência de noção de funcionalidade das camadas; O modelo foi criado com base nos protocolos, gerando a vantagem destes protocolos adaptarem-se ao modelo. A desvantagem é que o modelo não se adapta a outras pilhas de protocolo. Diferenças Modelo OSI x O combina os aspectos das camadas de Apresentação e de Sessão dentro da sua camada de Aplicação; O combina as camadas Física e de Enlace do Modelo OSI em uma única camada (Inter-Rede), adicionando algumas funções da camada de rede nesta camada; O parece ser mais simples por ter menos camadas, mas pode desempenhar funções equivalentes. 31/35 32/35 Diferenças Modelo OSI x Modelo OSI x Os protocolos são os padrões em torno dos quais a Internet se desenvolveu, enquanto que o modelo OSI foi desenvolvido para padronizar interconexões de redes diversas; Geralmente as redes não são desenvolvidas de acordo com o protocolo OSI, embora ele seja usado como um guia. Aplicação - Aplicações que usam a rede: emulação de terminal, transferência de arquivos Apresentação - Padronização da representação dos dados e criptografia Sessão Estabelecimento e manutenção de sessões, gerência de diálogos entre aplicações Transporte Transporte fim-a-fim com correção de erros, confiável ou não Rede - Transferência de pacotes na rede através do roteamento Enlace - Comunicação confiável, ou não, ponto-a-ponto Físico Transmissão de bits no meio físico. Características físicas da rede Aplicação - Aplicações e processos que usam a rede Transporte - Transporte de dados fim-a-fim, confiável ou não Internet - Roteamento de datagramas na rede Acesso à Rede - Acesso ao nível físico da rede 33/35 34/35 Arquitetura FTP TELNET SMTP DNS RPC SNMP TFTP TCP UDP ICMP IP IGMP ARP INTERFACE DE HARDWARE RARP MEIO FÍSICO 35/35 6