Arquitetura de Redes: Camadas de Protocolos (Parte I) Prof. Eduardo

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1 Arquitetura de Redes: Camadas de Protocolos (Parte I) Prof. Eduardo

2 Introdução O que é Protocolo? - Para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem até um destino, através de uma rede, é importante que todos os dispositivos da rede usem a mesma linguagem, ou protocolo. - Um protocolo é um conjunto de regras que tornam mais eficiente a comunicação em uma rede.

3 Introdução No nosso dia-a-dia o relacionamento humano exige alguns protocolos (ou boas maneiras); Um exemplo de protocolo humano para perguntar as horas, há mensagens específicas que são emitidas e ações específicas que são realizadas em função das respostas recebidas

4 Introdução

5 Introdução No caso de um protocolo de rede temos a interação entre componentes de software e hardware dos computadores; Na Internet todas as atividades de comunicação são governadas por protocolos de comunicação; Ex.: protocolos fim-a-fim garantem a integridade dos dados transmitidos através de mecanismos de reconhecimento e retransmissão; protocolos de roteamento determinam o caminho de um pacote de dados da fonte até o destino; protocolos de hardware em um adaptador de rede controlam o fluxo de bits sobre os fios que interligam dois computadores; etc.

6 Introdução Em um protocolo de rede, considere o que acontece quando você requisita uma página de um servidor Web: - primeiro seu computador envia uma mensagem requisitando uma conexão com o servidor remoto (TCP conection request); - o servidor Web eventualmente vai receber sua requisição e responder afirmativamente; - sabendo que a conexão está estabelecida, seu computador requisita então a página procurada (GET e o servidor remoto envia o arquivo com o código HTML correspondente.

7 Introdução Os protocolos definem o formato e a ordem das mensagens enviadas e recebidas pelas entidades da rede bem como as ações que são tomadas quando da transmissão ou recepção de mensagens.

8 Introdução Portanto... - uma definição técnica de um protocolo de comunicações de dados é: Um conjunto de regras, ou um acordo, que determina o formato e a transmissão de dados. A camada n em um computador se comunica com a camada n em outro computador. As regras e convenções usadas nessa comunicação são conhecidas coletivamente como o protocolo da camada n.

9 Introdução

10 Introdução Para reduzir a complexidade, as redes são organizadas como uma série de camadas ou níveis formando uma pilha. As entidades que executam camadas correspondentes em máquinas diferentes são chamadas processos pares (peers). Os peers se comunicam usando um protocolo. Entre cada par de camadas adjacentes existe uma interface. A interface define quais operações primitivas são oferecidas pela camada inferior para a camada superior. O conjunto de camadas e protocolos é chamado Arquitetura de Rede.

11 Introdução Cada peer imagina que se comunica horizontalmente.

12 Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviços Em sistemas de redes o desafio é identificar abstrações que ofereçam um serviço em um número de situações e que possa ser implementado de modo eficiente; Essas abstrações que levam à camadas; A ideia é que se iniciem com os serviços oferecidos pelo hw básico, acrescentando uma sequência de camadas, cada uma oferecendo um nível mais alto (mais abstrato) de serviço.

13 Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviços Com isso, no momento podemos pensar que o sistema de rede funciona basicamente da seguinte maneira: Os serviços oferecidos nas camadas mais altas são implementados em termos dos serviços oferecidos pelas camadas baixas; A rede (inlcuindo a internet) é um sistema complexo: inúmeras aplicações e protocolos, vários tipos de sistemas finais e conexões entre eles, roteadores, além dos vários tipos de meios físicos de enlace.

14 Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviços Em uma analogia humana, o tempo todo lidamos com sistemas complexos; Ex.: Sistema de companhia aérea

15 Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviços Se descrevermos o sistema, observamos as seguintes ações: - Compra a passagem, despacha as malas, dirige-se ao portão de embarque e entra no avião, que decola e segue sua rota até o destino; - Após a aterrissagem, desembarca no portão designado e recupera suas malas. Se a viagem foi ruim, poderá reclamar para quem vendeu a passagem.

16 Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviços Uma simples analogia com as redes de computadores: - a pessoa está sendo despachada da origem ao destino; (pessoa) - um pacote é despachado da máquina de destino. (rede) Nosso objetivo agora é encontrar uma estrutura melhor com o que está acontecendo no sistema;

17 Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviços Há uma função referente à passagem em cada ponta; Há também uma função de bagagem de passageiros que já apresentaram a passagem; Outra função de portão de embarque para passageiros que já apresentaram a passagem e despacharam a bagagem Para os que já passaram pelo portão, há uma função de decolagem e de aterrissagem Durante o voo, uma função de roteamento do avião.

18 Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviços Podemos agora examinar a funcionalidade dessa forma:

19 Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviços A funcionalidade da linha aérea foi dividida em camadas; Em cada camada, combinada com as abaixo dela, implementa alguma funcionalidade, algum serviço;

20 Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviços Cada camada provê um serviço: - realizando certas ações dentro da camada; - utilizando serviços da camada imediatamente inferior. Os protocolos são organizados em camadas, realizando uma função. Os serviços que cada camada oferece à camada acima dela é denominado Modelo de Serviço.

21 Modelo de Referência OSI da ISO Open Systems Interconnection da International Standards Organization

22 Modelo de Referência OSI da ISO Durante os primeiros tempos das RC os fabricantes trabalharam de forma separada no desenvolvimento de suas tecnologias, muitas delas incompatíveis entre si. Na metade da década de 80, as empresas começaram a ter problemas gerados pelas expansões das redes. A comunicação entre redes que usavam especificações e implementações diferentes se tornou mais difícil. As empresas perceberam que precisavam abandonar os sistemas de redes proprietários. Para estabelecer uma padronizção e permitir uma integração entre as diversas tecnologias, a ISO (International Standard Organization), juntamente com o ITU (International Telecommunication Union), definiram um modelo de referência com sete camadas de protocolos.

23 Modelo de Referência OSI da ISO Este modelo é conhecido como modelo OSI (open system interconnection), no qual cada camada cria um nível de abstração diferente, devendo realizar uma função bem definida a camada superior.

24 Modelo de Referência OSI da ISO O modelo de referência OSI foi criado para tratar do problema da incompatibilidade entre as redes e da impossibilidade delas se comunicarem entre si. Permite visualizar as funções de rede que acontecem em cada camada. É uma estrutura que pode ser usada para entender como as informações trafegam através de uma rede. Pode ser usado para visualizar como as informações, ou pacotes de dados, trafegam desde os programas aplicativos, através de um meio de rede, até outros programas aplicativos localizados em um outro computador de uma rede, mesmo se o remetente e o destinatário tiverem tipos diferentes de meios de rede.

25 Modelo de Referência OSI da ISO

26 Modelo de Referência OSI da ISO Portanto... - No modelo de referência OSI, existem sete camadas numeradas e cada uma ilustra uma função particular da rede. Essa separação das funções da rede é chamada divisão em camadas.

27 Modelo de Referência OSI da ISO Dividir a rede nessas sete camadas oferece as seguintes vantagens: - Decompõe as comunicações de rede em partes menores e mais simples. - Padroniza os componentes de rede, permitindo o desenvolvimento e o suporte por parte de vários fabricantes. - Possibilita a comunicação entre tipos diferentes de hardware e de software de rede. - Evita que as modificações em uma camada afetem as outras, possibilitando maior rapidez no seu desenvolvimento. - Decompõe as comunicações de rede em partes menores, facilitando sua aprendizagem e compreensão.

28 Modelo de Referência OSI da ISO

29 Camada de Protocolo Uma camada de protocolo pode ser implementada em sw (ex. Aplicação e Transporte), em hw (ex. Enlace e Física), ou em uma combinação dos dois (ex. Rede); Um protocolo de camada n é distribuído entre os sistemas finais, comutadores de pacotes e outros componentes que formam a rede;

30 Atividade 2_1 1. Descrever as 7 camadas do modelo OSI. - em até dois alunos; - anotar a referência bibliográfica utilizada; - serão sorteados 7 alunos para apresentar o que encontrou sobre alguma das 7 camadas. 2. Como funciona a multiplexação?

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