2. Arquitecturas de comunicação. Abordagem dos modelos e arquitecturas de comunicação mais relevantes

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1 2. Arquitecturas de comunicação Edmundo Monteiro Fernando Boavida Departamento de Engenharia Informática FCTUC 1 Objectivos Abordagem dos modelos e arquitecturas de comunicação mais relevantes Arquitecturas abertas Arquitecturas proprietárias Identificação das características principais de cada arquitectura Origem e objectivos Divulgação e implantação no mercado Evolução Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 2 1

2 Plano Introdução Modelo de referência OSI Visão geral e conceitos Arquitectura TCP/IP Origem Visão geral da arquitectura Endereçamento Encaminhamento Protocolos e portos Serviço de nomeação Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 3 Plano (cont.) Arquitecturas proprietárias SNA DNA Novell NetWare NetBIOS/NetBEUI Appletalk Outras Conclusão Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 4 2

3 Introdução Arquitecturas abertas OSI TCP/IP Arquitecturas proprietárias SNA/APPN, DNA, NetWare, Appletalk, NetBIOS/NetBEUI, outras Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 5 Modelo / arquitectura OSI International Organization for Standardization (ISO) Objectivos Independência relativamente a fabricantes Abertura Universalidade Os objectivos não foram atingidos Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 6 3

4 Modelo / arquitectura OSI Divulgação Restrita MAP/TOP, ISODE e GOSIP Vantagens Normalização Abertura Funcionalidade Limitações Complexidade Custo Maturidade Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 7 Modelo OSI (cont.) Utilizador Processo de Aplic. Sistema Real Ambiente de Comunicação Aberto Sistema Real Utilizador Processo de Aplic. 1 APLICAÇÃO Aspectos de comunicação específicos da aplicação APLICAÇÃO 1 2 APRESENT. Representação de dados APRESENT. 2 3 SESSÃO Controlo do diálogo SESSÃO 3 4 TRANSPORTE Transporte fiável extremo-a-extremo TRANSPORTE 4 5 REDE Encaminhamento da informação entre sistemas REDE 5 6 LIGAÇÃO DE DADOS Controlo de fluxo e de erros troço-a-troço LIGAÇÃO DE DADOS 6 Envio e recepção de bits, codificação dos símbolos físicos 7 FÍSICO FÍSICO 7 Meio Físico de Comunicação Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 8 4

5 Modelo OSI - estratificação Camadas N+1 e superiores Camadas N+2 e superiores Serviço N+1 Camada N+1 Serviço N Serviço N Camada N Camada N Serviço N-1 Serviço N-1 Camada N-1 Camadas N-1 e inferiores Serviço N-2 Camadas N-2 e inferiores Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 9 Modelo OSI - serviços Camada N+1 Utilizador A Primitivas de Serviço Pontos de Acesso ao Servidor N Utilizador B Fornecedor de Serviço N Camada N Entidades da Camada N Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 10 5

6 Modelo OSI - protocolos Sistema A Sistema B Utilizador do Serviço N Utilizador do Serviço N Camada N+1 Serviço N Entidade N Protocolo N Entidade N Camada N Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 11 Modelo OSI unidades de dados (N+1)-PDU Camada N+1 Serviço N (N)-SDU (N)-PCI (N)-PDU Camada N Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 12 6

7 Modelo OSI encapsulamento Utilizador Aplicação Apresentação Sessão Transporte Ligação de Dados Físico Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 13 Arquitectura TCP/IP ISOC (Internet Society) Divulgação Enorme Internet, Intranets Vantagens Enorme divulgação Simplicidade Baixo custo Grande número de aplicações suportadas Modelo cliente-servidor Limitações QoS Espaço de endereçamento Segurança Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 14 7

8 Arquitectura TCP/IP - origem DARPA (DoD) Arpanet: Início: 4 computadores 1971: 13 computadores 1972: 35 computadores 1975: 63 computadores 1983 a ARPANET deixa de ser militar 1990 a ARPANET é extinta: nasce a Internet Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 15 Evolução da Internet Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 16 8

9 Arquitectura protocolar TCP/IP OSI TCP/IP APLICAÇÃO APRESENTAÇÃO APLICAÇÃO SESSÃO TRANSPORTE TRANSPORTE REDE LIGAÇÃO DE DADOS FÍSICO REDE ACESSO À REDE Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 17 Protocolos TCP/IP Aplicação Ping Telnet FTP SMTP Trace Route DNS SNMP NFS Transporte TCP UDP ICMP IP IGMP Acesso à ARP Ligação de Dados RARP Meio Físico Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 18 9

10 Formato dos pacotes IP Compr. Versão Tipo de Serviço Comprimento Total (em Bytes) Cabeçalho Identificação Flags Offset de Fragmento Tempo de Vida Protocolo Checksum do Cabeçalho Endereço IP de Origem Endereço IP de Destino Opções (se existentes) Dados Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 19 Camada IP e encaminhamento Host A Host B Aplicação Aplicação Transporte Router R1 Router R2 Transporte Acesso à Acesso à Acesso à Acesso à X Y Z Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 20 10

11 Segmentos UDP 32 Bits Cabeçalho do pacote IP Porto de Origem Porto de Destino Comprimento Checksum Dados (se Existirem) Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 21 Segmentos TCP Cabeçalho do pacote IP Porto de Origem Porto de Destino Número de Sequência Número de Confirmação (Acknowledgement) Comp. Cabeçalho Reservados U A P R S F R C S S Y I G K H T N N Tamanho da Janela Checksum Ponteiro para Dados Urgentes Opções (se existirem) Dados (se existirem) Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 22 11

12 Estabelecimento de ligação TCP Host A Host B SYS ; ISN = x SYS ; ISN = y ; ACK = x+1 Tempo SYS ; ISN = y+1 Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 23 Endereços IP Classe A 0 ID da (7 Bits) Identificação do Host (24 Bits) Classe B 1 0 ID da (14 Bits) ID do Host (16 Bits) Classe C Identificação da (21 Bits) ID do Host (16Bits) Classe D Identificação do Grupo de Multicast (28 Bits ) Classe E Reservado para Uso Futuro (27 Bits) Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 24 12

13 Gamas de endereços IP Classe Gama A (/8) a B (/16) a C (/24) a D a E a Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 25 Sub-endereçamento Hierarquia de 2 níveis baseada em classes prefixo de rede identificação do host prefixo de rede identificação de subrede identificação do host Hierarquia de 3 níveis (subendereçamento) Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 26 13

14 Intervenientes no encaminhamento Comando 'Route' Daemon de Routing ICMP Tabela de Routing IP Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 27 Domain Name System Raiz edu int net org mil gov com arpa Domínios Organizacionais in-addr al pt zw Domínio Arpa uc dei eden Domínios Geográficos Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 28 14

15 Arquitectura SNA/APPN IBM Divulgação Em ambientes IBM Vantagens Segurança Fiabilidade Desempenho Limitações Abertura Complexidade Aplicações disponíveis Centralização (excepto APPN) LU se rvice s m a na ge r Pre se nta tion se rvice s D a ta flow control T ra nsmission control Pa th control D a ta link control Physica l Estabelecimento, gestão e corte das sessões Codificação, compressão e formatação dos dados Numeração de sequência, correlação de pedidos e respostas de utiliz. Controlo do fluxo extremo-aextremo, controlo da sequência Encaminhamento e controlo do fluxo Controlo do erros (S DLC) Interface com o meio físico Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 29 Arquitectura DNA Digital Equipment Corporation (DEC) Divulgação Reduzida Só em ambientes DEC com sistema operativo VMS Vantagens Segurança Fiabilidade Limitações Abertura Aplicações disponíveis Divulgação N e tw o rk m a n a g e m e n t N e tw o rk a p lic a tio n s S e s s io n c o n tro l E n d - to - e n d c o m m u n ic a tio R o u tin g D a ta lin k P h y s ic a l lin k N e tw o rk C o n tro l P ro g ra m s N e tw o rk File Tra n sfe r N e tw o rk V irtu a l Te rm in a l, e tc. S e ssio n C o n tro l M e ssa g e P ro to co l N e tw o rk S e rvice s P ro to co l Ro u tin g P ro to co l D D C M P, X.2 5, E th e rn e t, e tc. C o n tro la d o re s Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 30 15

16 Arquitectura NetWare Novell Baseada na XNS da Xerox Divulgação Grande mas em declínio Em redes de PCs Vantagens Divulgação Segurança Fiabilidade Limitações Abertura Aplicações disponíveis A p lic a ç õe s N etw are core p ro toco ls (N C P) T r a n s p o r te S P X (u so o p cio n a l) R e d e P r o to co lo s d e a c e ss o S A P IP X RIP E th e rn e t, Fa ste th e rn e t, G ig a E th e rn e t, To ke n Rin g, FD D I, D Q D B, A TM, M o d e m s, X.25, Frame Relay,RD IS, C ircutos dedicados, redes sem fios, etc., etc. Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 31 Arquitectura Appletalk Apple Computer Divulgação Reduzida Só em ambientes Apple Vantagens Simplicidade Integração no sistema operativo Limitações Abertura Aplicações disponíveis Divulgação Aplica çã o Se ssã o T ra nsporte R e de Ace sso a o m e io físico Appletalk filing protocol (AFP) Postscript Appletalk session protocol (AS P), AS DP, ZIP, PAP Appletalk transaction protocol (ATP), RTMP, AEP, NBP Datagram delivery protocol (DDP) Ethernet, Token ring, Localtalk Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 32 16

17 Arquitectura NetBIOS/NetBEUI Desenvolvida pela Sytek para a IBM NetBEUI = NetBIOS + SMB + NBF Divulgação Muito grande Integrado no DOS, Windows Vantagens Simplicidade Eficiência Disponibilidade Limitações Reduzida funcionalidade Não possui protocolo de encaminhamento (só funciona em redes planas ) Implantado sobre TCP/IP ou IPX/SPX ultrapassa esta limitação Dependente de broadcasts Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 33 Diagrama de arquitecturas no Windows Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 34 17

18 Outras arquitecturas XNS da Xerox Lan Manager da 3COM Vines da Banyan Ungermann-Bass... Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 35 Súmula Modelo OSI Modelo de referência Conceptualmente importante Arquitectura TCP/IP Universal, aberta Arquitecturas proprietárias Importância e utilização rapidamente decrescentes Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 36 18

19 Leitura adicional Capítulo 3 de Edmundo Monteiro, Fernando Boavida, Engenharia de s Informáticas, FCA Editora de Informática, HALSALL, Fred, Data Communications, Computer Networks and Open Systems, Fourth Edition, Addison-Wesley, BUCHANAN, Bill, Handbook of Data Communication and Networks, Kluer Academic Publishers, Boston, STEVENS, W. Richard, TCP/IP Illustrated, Volume 1 The Protocols, Addison-Wesley Publishing Company, Engenharia de s, DEI FCTUC Edmundo Monteiro, Fernando Boavida 37 19