Arquitetura de Rede de Computadores

Volnys B. Bernal (c) 1 Arquitetura de Rede de Computadores Volnys Borges Bernal volnys@lsi.usp.br http://www.lsi.usp.br/~volnys

Volnys B. Bernal (c) 2 Agenda Entidades de Padronização Modelo de Referênica OSI Terminologia Tipos de serviço Arquitetura TCP/IP

Entidades de Padronização Volnys B. Bernal (c) 3

Volnys B. Bernal (c) 4 Entidades de Padronização As principais entidades de padronização na área de redes de computadores são: ISO International Organization for Standardization Principal entidade de padronização internacional IEC International Electrotechnical Commision ITU-T International Telecomunications Union Antigo CCITT (Comité Consultantif International Télégraphique et Téléphonique) IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers O IEEE submete propostas de padrões OSI através da ANSI

Volnys B. Bernal (c) 5 Entidades de Padronização Associações Nacionais ligadas à ISO ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas ANSI - American National Standards Institute BSI - British Standards Institute DIN - Deutsches Institut for Normung... JTC 1 Joint Technical Committee 1 Como existe uma certa superposição de atividades entre a ISO e o IEC em relação as atividades em tecnologia da informação foi formado o JTC 1 É o responsável final pelas recomendações sobre LANs e MANs

Volnys B. Bernal (c) 6 Entidades de Padronização ISO/IEC JTC1 on Information Technology ABNT ANSI DIN BSI

Volnys B. Bernal (c) 7 Entidades de Padronização IEEE TCCC Technical Committee on Computer Communications TCSP - Technical Committee on Security and Privacy IEEE 802 - LANand MAN Standards IEEE 816 - Future Bus Committee 802.1 - High Layer Interfaces 802.2 - Logical Link Control 802.3 - CSMA/CD Bus 802.4 - Token Bus 802.5 - Token Ring 802.6 - MAN 802.7 - Broadband TAG 802.8 - Fiber Optical TAG 802.9 - Voice and Data LAN Int. 802.10 - Inter. LAN Security 802.10 - Wireless LAN

Volnys B. Bernal (c) 8 Entidades de Padronização ISO International Organization for Standardization Organização internacional fundada em 1946 Objetivo: Elaboração de padrões internacionais Os menbros da ISO são os orgãos de padronização nacionais dos países membros Alguns representantes de países Brasil ABNT EUA Inglaterra Alemanha... ANSI BSI DIN

Volnys B. Bernal (c) 9 Entidades de Padronização ISO A ISO é composta por Comitês Técnicos (TCs) O TC97 é o responsável pela padronização desistemas de processamento de informações CadaTCpossi subcomitês (SCs) Cada Subcomitê é dividido em grupos de trabalho (WGs)

Volnys B. Bernal (c) 10 Entidades de Padronização Processo de padronização ISO O desenvolvimento de um padrão ISO começa quando alguma das organizações nacionais acha necessário elaborar um padrão e submete à ISO uma proposta inicial denomidada WD (Working Document). É então formado um Grupo de Trabalho (Workging Group - WG) que trabalha gerando um DP (Draft Proposal) O DP é divulgado e os membros da ISO tem 6 meses para analisar e votar. Se a maioria dos votantes for favorável, um documento revisado chamado DIS (Draft International Standard) é produzido e divulgado. Um novo período de 6 meses é definido para análise e votação. Se o documento for aprovado ele se torna finalmente um IS (International Standard)

Modelo de Referênca ISO/OSI Volnys B. Bernal (c) 11

Volnys B. Bernal (c) 12 Modelo de Referência ISO/OSI OSI Open Systems Interconnection Define padrões ISO para o intercânbio de informações entre sistemas Sistemas Abertos o Open Systems o Sistema aberto, ou seja, sistema padronizado Modelo de Referência ISO/OSI Open Systems Interconnection Reference Model (RM-OSI) Modelo de arquitetura de redes de computadores, definida pela ISO, que deve ser utilizada como referência no projetode protocolos de rede pelos fabricantes Objetivo o Permitir o intercâmbio de informações entre computadores de fabricantes distintos

Volnys B. Bernal (c) 13 Modelo de Referência ISO/OSI Modelo de Referência ISO/OSI Não é intenção deste padrão: servir como especificação de implementação fornecer nível de detalhes suficiente para a definição precisa da arquitetura de rede O padrão fornece um esquema conceitual que permite que equipes de especialistas trabalhem de forma produtiva e independente no desenvolvimento de padrões para cada uma das camadas do RM-OSI O RM-OSI não define a arquitetura de uma rede, pois não especifica com exatidão os serviços e protocolos de cada camada de rede.

Volnys B. Bernal (c) 14 Modelo de Referência ISO/OSI Aplicação Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Físico meio físico

Terminologia Volnys B. Bernal (c) 15

Volnys B. Bernal (c) 16 Terminologia Camadas Para reduzir a complexidade a arquitetura de rede é organizada em camadas A figura a seguir apresenta o modelo OSI para representação de uma camada de protocolos Usuário do serviço SAP Usuário do serviço SAP Entidade de serviço Protocolo do Serviço Entidade de serviço Camada N

Volnys B. Bernal (c) 17 Terminologia Serviço Representa um conjunto de funções oferecidas a um usuário por uma camada O serviço fornecido por uma camada à outra é especificado pelo conjunto de primitivas de serviço trocadas entre elas e pela ordem segundo a qual as primitivas são trocadas SAP Service Access Point Ponto de acesso ao serviço oferecido por uma entidade de serviço Protocolo São as regras e convenções utilizadas na comunicação com a entidade remota parceira.

Volnys B. Bernal (c) 18 Terminologia Entidade Elementos ativos das camadas As entidades pode ser um módulo do sistema operacional, um módulo de um processo, um processo ou mesmo um hardware. Entidades parceiras: são as entidades parceiras de comunicação localizadas em máquinas diferentes associadas a uma mesma camada Hierarquia de camadas Cada camada fornece serviços para a camada superior. Cada camada usa serviços da camada inferior

Volnys B. Bernal (c) 19 Terminologia SAP SAP Entidade de serviço Protocolo do Serviço Entidade de serviço Camada N + 1 SAP SAP Entidade de serviço Protocolo do Serviço Entidade de serviço Camada N SAP SAP Entidade de serviço Protocolo do Serviço Entidade de serviço Camada N - 1

Volnys B. Bernal (c) 20 Terminologia SAP Entidade de serviço Camada N + 1 SAP Entidade de serviço Fornece Serviços Utiliza Serviços Camada N SAP Entidade de serviço SAP Entidade de serviço Camada N - 1

Tipos de serviços Volnys B. Bernal (c) 21

Volnys B. Bernal (c) 22 Primitivas de serviço Primitivas de serviço Request Requisição de um serviço a uma entidade parceira Indication Informação da ocorrência de um evento Response Envio da resposta a uma entidade parceira Confirm Recebimento da responsta a uma requisição realizada

Volnys B. Bernal (c) 23 Tipos de serviço Quanto a conexão, um serviço pode ser: Orientado a conexão É necessário estabelecer uma conexão entre as entidades parceiras antes do inicio da comunicação de dados Exemplo: telefone, TCP Não orientado a conexão Não é necessário o estabelecimento de conexão prévia Exemplo: correio postal, IP, UDP

Volnys B. Bernal (c) 24 Tipos de serviço Quanto a confirmação, um serviço pode ser: Confirmado Não confirmado Iniciado pelo fornecedor Solicitante Usuário do serviço SAP Fornecedor Acolhedor Usuário do serviço SAP Entidade de serviço Protocolo do Serviço Entidade de serviço

Volnys B. Bernal (c) 25 Tipos de serviço (a) Serviço confirmado Sempre existe uma confirmação (resposta/ack) sobre a requisição do serviço Utiliza4 primitivas service.request service.indication service.response service.confirmation

Volnys B. Bernal (c) 26 Tipos de serviço Serviço confirmado (1) service.request Solicitante Usuário do serviço SAP (4) service.confirmation Fornecedor (3) service.response Acolhedor Usuário do serviço (2) service.indication SAP Entidade de serviço Protocolo do Serviço Entidade de serviço

Volnys B. Bernal (c) 27 Tipos de Serviço Serviço confirmado Outra notação SAP SAP (1) service.request (2) service.inidcation (3) service.response (4) service.confirmation

Volnys B. Bernal (c) 28 Tipos de Serviço (b) Serviço não confirmado Não existe confirmação (resposta ou ack) sobre a requisição do serviço. Utiliza2 primitivas service.request service.indication SAP SAP (1) service.request (2) service.indication

Volnys B. Bernal (c) 29 Tipos de Serviço (c) Iniciado pelo fornecedor O fornecedor envia um evento indicando a ocorrência de algum evento interno Utiliza 1 primitiva service.indication SAP SAP (1) service.indication (1) service.indication

Volnys B. Bernal (c) 30 Exemplo #1 Pelo telefone, João convida Maria para jantar (1) connect.request (4) connect.confirmation SAP SAP (2) connect.inidcation (3) connect.response (5) data.request (8) data.confirmation (6) data.inidcation (7) data.response (9) disconnect.request (10) disconnect.inidcation

Volnys B. Bernal (c) 31 Exemplo #1 Serviços oferecidos pela camada connect data disconnect Primitivas de serviço CONNECT.request João disca o número do telefone CONNECT.indication Maria escuta o telefone tocar CONNECT.response Maria atende o telefone CONNECT.confirm Joao escuta que a ligação foi completada

Volnys B. Bernal (c) 32 Exemplo #1 DATA.request João convida Maria para jantar DATA.indication Maria escuta o convite DATA.response Maria aceita o convite DATA.confirm João escuta o aceite do convite DISCONNECT.request João desliga o telefone DISCONNECT.indication Maria percebe que a ligação foi terminada

Volnys B. Bernal (c) 33 Exemplo #1 Características Serviço é orientado a conexão Serviço CONNECT é confirmado Serviço DATA é confirmado Serviço DISCONNECT não é confirmado

Volnys B. Bernal (c) 34 Exemplo #2 Por carta, João convida Maria para jantar na sexta feira as 20:00s SAP SAP (1) data.request (2) data..inidcation

Volnys B. Bernal (c) 35 Exemplo #2 Serviços oferecidos pela camada data Primitivas de serviço data.request João envia a carta com o convite para Maria data.indication Maria recebe a carta com o convite Características Serviço não orientado a conexão Serviço DATAnão é confirmado

Volnys B. Bernal (c) 36 Exemplo #3 Por carta registrada com confirmação, João convida Maria para jantar na sexta feira as 20:00s SAP SAP (1) data.request (4) data.confirmation (2) data..inidcation (3) data.response

Volnys B. Bernal (c) 37 Exemplo #3 Serviços oferecidos pela camada data Primitivas de serviço data.request João envia a carta com o convite para Maria data.indication Maria recebe a carta com o convite data.response É enviado a João a confirmação do recebimento por Maria data.confirmation João recebe a confirmação do recebimento por Maria Características Serviço não é orientado a conexão Serviço DATA é confirmado

Volnys B. Bernal (c) 38 Níveis do Modelo de Referênicia ISO/OSI

Volnys B. Bernal (c) 39 Níveis do Modelo de Referência ISO/OSI Aplicação Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Físico meio físico

Volnys B. Bernal (c) 40 Modelo de Referência ISO/OSI Nível Físico Define as características mecânicas, elétricas, funcionais e procedimento pra ativar, manter e desativar conexões físicas Objetivo Permitir a trasmissão de bits pelas entidades de nível de enlace Dedica-se a transmissão de bits Características Define o o o como representar os valores 0 e 1 (bits) half-duplex ou full-duplex como a conexão será estabelecida e desfeita

Volnys B. Bernal (c) 41 Modelo de Referência ISO/OSI Nível de Enlace Objetivo Transmissão básica de dados entre entidades conectadas Detectar e opcionalmente corrigir erros que ocorram no nível físico Controle de fluxo (opcional) o Não permitir que uma entidade emissora transmita mais dados que a entidade receptora seja capaz de processar Converte um canal de transmissão não confiável em um canal de transmissão confiável Os dados a serem transmitidos são colocados em quadros que contém alguma forma de redundância para detecção de erros

Volnys B. Bernal (c) 42 Modelo de Referência ISO/OSI Nível de Rede Objetivo Fornecer ao nível superior (nível de transporte) uma forma de transmitir dados entre duas máquinas quaisquer Características Trata dos problemas de roteamento e chaveamento de pacotes Tipos de serviço o Orientados a conexão o Datagrama

Volnys B. Bernal (c) 43 Modelo de Referência ISO/OSI Nível de Transporte Objetivo Permite definir um meio confiável de transmissão fim-a-fim (aplicação - aplicação) O nível de rede não garante necessariamente que um pacote chegue a seu destino: um pacote pode não chegar ao seu destino pacotes podem chegar fora de ordem Funções importantes Multiplexaxão Controle de fluxo

Volnys B. Bernal (c) 44 Modelo de Referência ISO/OSI Nível de Sessão Objetivo Fornecer mecanismos que permitam estruturar os circuitos oferecidos pelo nível de transporte Funções Gerenciamento de token o Nos casos na qual a trocade informações seja half-duplex Controle de diálogo o ponto de sincronização - no caso de uma falha de comunicação os parceiros voltam a um ponto anterior da comunicação Gerenciamento de atividades o Controle de prioridades

Volnys B. Bernal (c) 45 Modelo de Referência ISO/OSI Nível de Apresentação Objetivo Realizar transformações necessárias nos dados transmitidos para se adequar ao sistema local Exemplo: o o Comunicação entre um brasileiro e um Japonês com auxílio de um tradutor inglês A camada de sessão funciona como o tradutor Inglês

Volnys B. Bernal (c) 46 Modelo de Referência ISO/OSI Nível de Aplicação Objetivo Fornecer aos processos de uma aplicação os meios para que estes utilizem o meio de comunicação

Arquitetura TCP/IP Volnys B. Bernal (c) 47

Volnys B. Bernal (c) 48 Arquitetura TCP/IP Modelo de Referência OSI Aplicação Aplicação Apresentação TCP/IP Aplicação Aplicação Sessão Transporte Rede Enlace Físico meio físico Transporte Rede Intra-rede meio físico

Volnys B. Bernal (c) 49 Arquitetura TCP/IP OSI Aplicação Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Físico meio físico TCP/IP Aplicação Aplicação Transporte Rede Intra-rede meio físico FTP, DNS, Telnet, HTTP, SMTP, POP, IMAP, SNMP,... UDP, TCP IP Ethernet Slip PPP

Volnys B. Bernal (c) 50 Arquitetura TCP/IP Nível de Intra-Rede Objetivo Transferência de dados entre equipamentos de uma mesma rede Funções importantes Tradução de bits em sinais de transmissão Especificação dos meios de transmissão Endereçamento Chaveamento Protocolos Ethernet, Fast-Ethernet, Gigabit-Ethernet PPP, SLIP, Frame Relay

Volnys B. Bernal (c) 51 Arquitetura TCP/IP Nível de Rede Objetivo Transferência de dados entre equipamentos quaisquer (não necessariamente pertencente a mesma rede) Funções importantes Endereçamento Roteamento Protocolos IP IPX

Volnys B. Bernal (c) 52 Arquitetura TCP/IP Nível de Transporte Objetivo Transferência de dados entre aplicações (processos) residentes em máquinas distintas Funções importantes Controle de fluxo Endereçamento de aplicação (porta) Protocolos TCP - orientado a conexão UCP - datagrama

Volnys B. Bernal (c) 53 Arquitetura TCP/IP Nível de Aplicação Objetivo Permitir que aplicações troquem informações segundo uma regra (específica de cada aplicação) Protocolos DNS FTP HTTP Telnet SMTP POP IMAP,...

Volnys B. Bernal (c) 54 Arquitetura TCP/IP Aplicação NFS NFS NIS NIS SMB SMB Camada de Aplicação DNS DNS HTTP HTTP FTP FTP Telnet Telnet SMTP SMTP POP POP RPC RPC NetBios Camada de transporte UDP TCP TCP Camada de redes IP IP ICMP IGMP Camada intra-rede Ethernet ARP Fast Ethernet RARP Gigabit Ethernet meio físico PPP PPP SLIP Frame Relay

Volnys B. Bernal (c) 55 Arquitetura TCP/IP TCP TCP ICMP ARP WEB Server HTTP IP IP UDP IGMP RARP Ethernet Browser TCP TCP HTTP ICMP ARP IP IP UDP IGMP RARP Ethernet Meio Físico (rede loccal)

Volnys B. Bernal (c) 56 Arquitetura TCP/IP Processos WEB Server HTTP telnet Server telnet Kernel UDP TDP TDP Device Driver Placa de Rede Meio Físico ICMP IP IP ARP Ethernet IGMP RARP

Bibliografia deste módulo Volnys B. Bernal (c) 57

Volnys B. Bernal (c) 58 Bibliografia deste módulo Livro Redes de Computadores: das LANs MANs e WANs às Redes ATM. SOARES, LUIZ F. G. Editora Campus. 1995 TCP/IP Illustrated Volume 1: The Protocols. STEVENS, W. RICHARD. Addison-Wesley. 1994. Computer Networks. TANENBAUM, ANDREW S. 3rd edition. Prentice Hall 1996.