Redes de Computadores. Prof. Me. Clodoaldo Brasilino

Transcrição

1 Redes de Computadores Prof. Me. Clodoaldo Brasilino

2 Acompanhamento da Disciplina 1. Introdução aos princípios de comunicação digital 2. Topologias 3. Transmissão de informação 4. Meios físicos de transmissão 5. Arquiteturas de rede: modelo OSI 6. Arquiteturas de rede: modelo TCP/IP 2

3 Introdução Arquiteturas de rede Por que padronizar? Organizações Internacionais e Nacionais O modelo RM-OSI O padrão IEEE 802/ ISO/IEC

4 Arquiteturas de Rede Conjunto de convenções para interconexão de Conjunto de convenções para interconexão de equipamentos As arquiteturas de rede em geral são definidas em camadas Cada camada resolve problemas específicos relacionados à interconexão de equipamentos 4

5 Arquiteturas de Rede Há algum tempo os grandes fabricantes desenvolveram soluções proprietárias para a interconexão de seus equipamentos IBM - System Network Architecture (SNA) DEC - Digital Network Architecture (DNA) 5

6 Arquiteturas de Rede Princípio do Dividir para Conquistar Facilidade de modificação e validação Projetar uma rede como um conjunto hierárquico de camadas 6

7 Arquiteturas de Rede cada nível utiliza os cada nível utiliza os serviços serviços oferecidos pelo oferecidos pelo nível imediatamente inferior para implementar para implementar e oferecer os seus ao nível imediatamente superior 7

8 Arquiteturas de Rede o projeto de um nível está restrito a um contexto específico e supõe que os problemas fora deste contexto já estejam devidamente resolvidos 8

9 Arquiteturas de Rede 9

10 Arquiteturas de Rede 10

11 Por que padronizar? Preservação de investimentos Segurança de continuidade Segurança de integração com tecnologias emergentes Maior número de fabricantes Menor preço Maior qualidade Maior competitividade 11

12 Organizações Internacionais Pela necessidade de padronização, algumas organizações internacionais entram em cena ITU-T - ITU Telecommunication Standardization Sector ITU - International Telecommunication Union Antigamente eram dois: CCITT e CCIR 12

13 Organizações Internacionais Pela necessidade de padronização, algumas organizações internacionais entram em cena ISO/IEC ISO - International Organization for Standardization IEC - International Electrotechnical Commission 13

14 Organizações Internacionais Pela necessidade de padronização, algumas organizações internacionais entram em cena IETF - Internet Engineering Task Force 14

15 Organizações Nacionais No Brasil: ABNT Nos EUA: ANSI Na Alemanha: DIN Na Inglaterra: BSI 15

16 Organizações Nacionais Detalhando o ANSI, temos: TIA - Telecommunications Industry Association IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers 16

17 Organizações Internacionais e Nacionais Essas organizações foram responsáveis por produzir diversos padrões extremamente importantes para o desenvolvimento das telecomunicações Dois foram principais, pois foram essenciais para o desenvolvimento das telecomunicações até o estado da arte atual: O RM-OSI, da ISO O IEEE 802, da IEEE A 17

18 O modelo RM-OSI 18

19 O modelo RM-OSI Definido pela ISO 7498 É um modelo de referência para interconexão aberta de sistemas Define da estrutura básica para o desenvolvimento coordenado de padrões Segue o princípio do Dividir para Conquistar Facilidade de modificação e validação Projeta uma rede como um conjunto hierárquico de camadas 19

20 O modelo RM-OSI Cada nível utiliza os serviços oferecidos pelo nível imediatamente inferior para implementar e oferecer os seus serviços ao nível imediatamente superior O projeto de um nível está restrito a um contexto específico e supõe que os problemas fora deste contexto já estejam devidamente resolvidos 20

21 O modelo RM-OSI O modelo de referência OSI concentra-se apenas na questão de interconexão de sistemas Transferência de informação (transmissão) Interoperabilidade (ex. representação de dados, integridade, segurança, etc) O modelo de referência OSI não especifica implementação, tecnologia, interconexão de sistemas particulares 21

22 O modelo RM-OSI Estrutura em camadas permite o desenvolvimento simultâneo e independente de padrões Interfaces bem definidas permitem que mudanças no padrão que define uma camada não afetem as demais O RM-OSI é complementado com padrões que especificam o protocolo e o serviço de cada camada 22

23 O modelo RM-OSI 23

24 O modelo RM-OSI 24

25 O modelo RM-OSI 25

26 O modelo RM-OSI 26

27 Camada Física A camada inferior do modelo OSI Está encarregada da transmissão e recepção do fluxo de bits brutos não estruturados através de um meio físico Descreve as interfaces eletromagnéticas/ ópticas, mecânicas e funcionais com o meio físico Transporta os sinais para todas as camadas superiores 27

28 Camada Física Fornece os seguintes serviços: Codificação de dados Conexão com o meio físico Técnica de transmissão Transmissão do meio físico 28

29 Camada Física Codificação de dados: modifica o padrão de sinal digital simples (1s e 0s) usado pelo PC para acomodar melhor as características do meio físico e para ajudar na sincronização de bits e quadros. Determina: Qual estado de sinal representa um 1 binário? Como a estação de recepção sabe quando um "tempo de bit" começa? Como a estação de recepção delimita um quadro? 29

30 Camada Física Conexão com o meio físico, acomodando várias possibilidades no meio: Um transceptor externo (MAU) será usado para conexão com o meio? MAU - Medium Attachment Unit Quantos pinos têm os conectores e para o quê cada um deles é usado? 30

31 MAU - Medium Attachment Unit (Transceiver) 31

32 GBIC - Gigabit Interface Converter 32

33 Camada Física Técnica de transmissão: determina se os bits codificados serão transmitidos por sinalização de banda base (digital) ou de banda larga (analógica). 33

34 Camada Física Transmissão do meio físico: transmite bits como sinais eléctricos ou ópticos apropriados para o meio físico e determina: Quais opções de meio físico podem ser usadas Quantos volts/db devem ser usados para representar um determinado estado de sinal, usando um meio físico específico 34

35 Camada de Enlace Também chamada de vínculo de dados Proporciona uma transferência de quadros de dados sem erros de um nó para outro através da camada física Permite que as camadas acima dela assumam a transmissão praticamente sem erros através da ligação Responsável pelas ligações diretas à interface Controla o fluxo de acesso ao meio 35

36 Camada de Enlace Fornece os seguintes serviços: Estabelecimento e finalização de ligação Controle de tráfego Sequenciamento de quadros Confirmação de quadros Delimitação de quadros Verificação de erros de quadros Controle de acesso ao meio 36

37 Camada de Enlace Estabelecimento e finalização de ligação: estabelece e finaliza o vínculo lógico entre dois nós. Identificação de interfaces Controle de tráfego: instrui o nó de transmissão a se "retirar" quando não houver memória de quadros disponíveis Sequenciamento de quadros: transmite/ recebe quadros em ordem 37

38 Camada de Enlace Confirmação de quadros: fornece/espera confirmações de quadros Faz a detecção e recuperação de erros que ocorrem na camada física, retransmitindo quadros não confirmados Corrige o recebimento de quadros duplicados 38

39 Camada de Enlace Delimitação de quadros: cria e reconhece limites de quadros Verificação de erros de quadros: verifica a integridade dos quadros recebidos Controle de acesso ao meio: determina quando o nó "tem o direito" de utilizar o meio físico Redes multiponto 39

40 Camada de Rede Controla a operação da sub-rede, decidindo que caminho físico os dados devem seguir com base em: Condições da rede Prioridade do serviço Outros fatores 40

41 Camada de Rede Fornece os seguintes serviços: Roteamento Controle de tráfego da sub-rede Fragmentação de mensagens Mapeamento de endereços lógicos-físicos Contabilidade de uso da sub-rede 41

42 Camada de Rede Roteamento: define caminhos pelos quais os quadros devem trafegar Controle de tráfego da sub-rede: roteadores (sistemas intermediários da camada de rede) podem instruir uma estação de envio a "desacelerar" sua transmissão de quadros quando o buffer do roteador fica cheio 42

43 Camada de Rede Fragmentação de mensagens: se ela determinar que o tamanho da unidade máxima de transmissão (MTU) do roteador downstream é menor que o tamanho do quadro, um roteador poderá fragmentar um quadro para transmissão e remontagem na estação de destino MTU - Maximum Transfer Unit 43

44 Camada de Rede Mapeamento de endereços lógicos-físicos: converte endereços lógicos, ou nomes, em endereços físicos Identificação de máquinas Contabilidade de uso da sub-rede: tem funções de contabilidade para manter o controle dos quadros encaminhados por sistemas intermediários da sub-rede, para produzir informações de cobrança 44

45 Camada de Transporte Garante que as mensagens sejam entregues: Sem erros Em sequência Sem perdas ou duplicações Elimina para os protocolos de camadas superiores qualquer preocupação a respeito da transferência de dados entre eles e seus pares 45

46 Camada de Transporte O tamanho e a complexidade de um protocolo de transporte depende do tipo de serviço que ele pode obter da camada de rede Para uma camada de rede confiável com capacidade de circuito virtual, uma camada de transporte mínima é necessária Se a camada de rede não for confiável e/ou apenas tiver suporte para datagramas, o protocolo de transporte deverá incluir procedimentos externos de detecção e recuperação de erros 46

47 Camada de Transporte Fornece os seguintes serviços: Segmentação de mensagens Confirmação de mensagens Controle do tráfego de mensagens Multiplexação de sessões 47

48 Camada de Transporte Segmentação de mensagens: aceita uma mensagem da camada acima dela (sessão), divide a mensagem em unidades menores (se ela ainda não for suficientemente pequena) e transmite as unidades menores até a camada de rede A camada de transporte na estação de destino remonta a mensagem Confirmação de mensagens: fornece uma entrega completa e confiável de mensagens com confirmações 48

49 Camada de Transporte Controle do tráfego de mensagens: instrui a estação de transmissão a se "retirar" quando não houver buffers de mensagens disponíveis Multiplexação de sessões: multiplexa vários fluxos de mensagem ou sessões em um vínculo lógico e controla quais mensagens pertencem a quais sessões 49

50 Camada de Transporte Normalmente, a camada de transporte pode aceitar mensagens relativamente grandes Mas existem limites rigorosos de tamanho de mensagens impostos pela camada de rede (ou inferior) A camada de transporte deve dividir as mensagens em unidades menores, ou quadros Acrescentando um cabeçalho ao início de cada quadro 50

51 Camada de Transporte As informações de cabeçalho da camada de transporte devem então incluir informações de controle, como: sinalizadores de início e fim de mensagem: permite que a camada de transporte na outra extremidade reconheça os limites da mensagem Se as camadas inferiores não mantiverem a sequência, o cabeçalho de transporte deverá conter informações de sequência 51

52 Camada de Transporte Ao contrário das camadas inferiores, cujo protocolo está entre nós imediatamente adjacentes, a camada de transporte e superiores são verdadeiras camadas de origem-destino", ou fim a fim, e desconsideram os detalhes dos recursos de comunicações subjacentes Os softwares da camada de transporte (e superiores) na estação de origem realizam uma conversa com softwares semelhantes na estação de destino 52

53 Camada de Sessão Permite o estabelecimento da sessão entre processos em execução em estações diferentes 53

54 Camada de Sessão Fornece os seguintes serviços: Estabelecimento da sessão, manutenção e encerramento Suporte de sessão 54

55 Camada de Sessão Fornece os seguintes serviços: Estabelecimento da sessão, manutenção e encerramento: permite que dois processos de aplicativo em máquinas diferentes para estabelecer, usar e terminar uma conexão, uma sessão de chamada Suporte de sessão: permitem que esses processos se comuniquem através da rede, realizando tarefas de: Segurança Reconhecimento de nomes/usuários/papéis/perfis Registro em logs 55

56 Camada de Apresentação Formata os dados a serem apresentados na camada de aplicativo Ela pode ser considerada o tradutor da rede Pode converter dados entre formatos diferentes 56

57 Camada de Apresentação Fornece os seguintes serviços: Conversão de tabelas de codificação de caracteres Conversão de dados Compactação Criptografia 57

58 Camada de Apresentação Fornece os seguintes serviços: Conversão de tabelas de codificação de caracteres: Por exemplo, ASCII para EBCDIC, Unicode para MacRoman, etc. Conversão de dados: ordem de bits, ponto de CR-CR/LF, flutuante inteiro e assim por diante 58

59 Camada de Apresentação Fornece os seguintes serviços: Compactação: reduz o número de bits que precisam ser transmitidos na rede Criptografia: criptografa dados para fins de segurança Confidencialidade (privacidade ou sigilo) Integridade Autenticidade Não-repúdio 59

60 Camada de Aplicação Serve como a janela onde os processos de aplicativos e usuários podem acessar serviços de rede Essa camada contém uma variedade de funções normalmente necessárias A camada de maior diversidade de protocolos Geralmente ligado a aplicativos ou conjunto de aplicativos 60

61 Camada de Aplicação As funções são diversas, pois dependem do software utilizado pelo cliente/servidor: Compartilhamento de recursos Acesso remoto a arquivos Acesso de impressora remota Comunicação entre processos Gerenciamento de rede Serviços de diretório Mensagens eletrônicas (como ) Terminais virtuais 61

62 Alguma dúvida? 62

63 Fixação da Aula Leitura do capítulo 5 do livro Redes de Computadores: das LANs, MANs e WANs às redes ATM 63

64 Referências SOARES, L. F. G. et al. Redes de computadores: das LANs MANs e WANs às redes ATM. Campus, 2a Edição,