Professor: Jarbas Araújo professorjarbasaraujo@gmail.com
AS REDES DE COMPUTADORES E AS ORGANIZAÇÕES INTERNACIONAIS DE PADRONIZAÇÃO 2
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Além das diferentes formas de classificação já vistas anteriormente para as redes de computadores há uma diversidade bastante grande de fabricantes e fornecedores de produtos e soluções para a área. O final da década de 70 apresentava um panorama curioso em termos de comunicação de dados em redes de computadores: por um lado, uma perspectiva de crescimento vertiginoso causado pelo investimento e pelo desenvolvimento que estavam ocorrendo, mas por outro lado uma tendência que poderia acarretar a profunda crise no setor, a heterogeneidade de padrões entre os fabricantes, praticamente impossibilitando a interconexão entre sistemas de fabricantes distintos. 4
Motivos para se ter um padrão Interoperabilidade: capacidade que os sistemas abertos possuem de troca de informações entre eles, mesmo que sejam fornecidos por fabricantes diversos; Interconectividade: é a capacidade de conexão entre computadores de Fabricantes distintos; Portabilidade da aplicação: é a capacidade de execução de um software em plataformas diferentes; Escalabilidade: capacidade de um software rodar com uma performance aceitável em computadores de capacidades diversas, desde computadores pessoais até supercomputadores. 5
Organizações para padrões nacionais organizações voltadas para a padronização dentro de um país e que, geralmente trabalham em conjunto com suas congêneres de outros países: ANSI - American National Standards Intitute (Instituto americano de padrões nacionais); BSI British Standards Institute (Instituto ingles de padrões); DIN Deutsches Institut for Normung (Instituto alemão de normas); ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas. 6
Organizações para padrões internacionais instituições que criam padrões mundialmente aceitos: ISO International Standards Organization (organização internacional de padrões); ITU International Telecommunications Union (união internacional de telecomunicações). Especificamente a ITU-T está voltada para comunicações, interfaces e outros padrões relativos a telecomunicações. É a antiga CCITT Consultative Commitee for International Telephony and Telegraphy). 7
Organizações para padrões industriais, comerciais e profissionais tem suas atividades de padronização dirigidas para áreas de interesse de seus membros mas, geralmente exercem forte influência também nas outras áreas: EIA Electronic Industries Association (Associação das indústrias eletrônicas); TIA Telecommunication Industries Association (Associação das indústrias de telecomunicações); IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers (Instituto de engenheiros elétricos e eletrônicos); IETF Internet Engineering Task Force (grupo de trabalho de engenharia da Internet). 8
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Conforme já foi visto, arquitetura de rede é uma estrutura lógica e formal que procura estabelecer como dispositivos e software de uma rede interagem e funcionem. Buscando diminuir o nível de complexidade que vinha sendo observado nos projetos de rede surgiram alguns modelos de referência que buscam organizar o desenvolvimento destes projetos a partir da concepção de que uma rede deve ser estruturada como um conjunto de camadas hierárquicas, colocadas umas sobre as outras, onde cada camada tem como objetivo executar determinadas funções e oferecer determinados serviços à camada situada imediatamente acima dela. Esta organização em camadas vai possibilitar que as funções e serviços de uma camada sejam completamente independentes e isolados das outras camadas 11
Pode-se visualizar cada camada como o resultado da implementação em uma máquina de um programa ou processo, feito através de hardware ou software. Este programa ou processo vai se comunicar com o seu correspondente programa ou processo implementado em outra máquina, através de regras definidas por um protocolo. Portanto, a camada n de uma máquina se comunica com a camada n de outra máquina por meio de regras e convenções de diálogo conhecidas como protocolo da camada n. Entretanto, essa comunicação não ocorre fisicamente e diretamente entre as camadas de mesmo nível das máquinas envolvidas. Os dados que uma máquina quer transferir para outra são passados de uma camada para a camada imediatamente abaixo dela, até se atingir a camada mais baixa. Abaixo desta última camada encontra-se o meio físico através do qual ocorre efetivamente a comunicação entre as máquinas. 12
Quando os dados chegam à máquina de destino, ocorre o processo inverso, ou seja, a camada mais baixa passa os dados para a que está imediatamente acima dela e assim vai subindo nas camadas. Em cada camada da máquina de destino estarão implementados processos ou programas contendo protocolos equivalentes aos de cada camada de mesmo nível da máquina de origem, para que efetivamente possa haver um diálogo entre as duas máquinas que resulte na entrega e recepção dos dados transferidos. 13
Entre uma camada e outra imediatamente superior ou inferior existe uma interface. Esta interface é também um conjunto de regras implementadas por hardware ou software que deve definir claramente os serviços que esta camada oferecerá à camada imediatamente acima dela, as funções que a própria camada deve executar e os serviços que ela receberá da camada imediatamente abaixo dela. Um serviço é um conjunto de operações (ou primitivas) que uma camada oferece à camada situada logo acima dela. Define as operações que a camada está preparada para executar, mas nada informa sobre como as mesmas são implementadas. As camadas utilizam protocolos para implementar suas definições de serviço. E tem total liberdade de alterar seus protocolos, desde que não alterem o serviço visível para seus usuários. 14
A arquitetura de uma rede é formada portanto pelo conjunto de camadas, protocolos e interfaces existentes em seus nós. Com relação aos protocolos é comum dizer que o modelo OSI trabalha com uma pilha de protocolos ou uma família de protocolos ou uma suíte de protocolos. 15
Dispositivo A Camada 5 Interface entre 4 e 5 Camada 4 Interface entre 3 e 4 Camada 3 Interface entre 2 e 3 Camada 2 Protocolos camada 5 Protocolos camada 4 Protocolos camada 3 Protocolos camada 2 Dispositivo B Camada 5 Interface entre 4 e 5 Camada 4 Interface entre 3 e 4 Camada 3 Interface entre 2 e 3 Camada 2 Interface entre 1 e 2 Interface entre 1 e 2 Camada 1 Protocolos camada 1 Camada 1 MEIO FÍSICO 16
Para atingir os objetivos de fabricantes, usuários e organizações envolvidas com a padronização a ISO (International Standards Organization), que já atua no desenvolvimento de padrões internacionais desde 1946 foi uma das primeiras instituições a apresentar, em 1974, seu modelo de referência para interconexão de sistemas abertos, que ficou conhecido com o Modelo OSI (Open Systems Interconnect). Este modelo se baseia no conceito de camadas para projetos de rede. Mesmo que inicialmente esse modelo não definisse claramente os serviços e protocolos de cada camada, o que foi feito por documentos posteriores da própria ISO, ele foi um primeiro grande passo em direção à padronização internacional dos protocolos empregados nas diversas camadas, facilitando a conexão entre equipamentos e sistemas de fabricantes e fornecedores diferentes. 17
A arquitetura de uma rede é formada portanto pelo conjunto de camadas, protocolos e interfaces existentes em seus nós. Com relação aos protocolos é comum dizer que o modelo OSI trabalha com uma pilha de protocolos ou uma família de protocolos ou uma suíte de protocolos. 18
O modelo OSI contempla 7 camadas ou níveis: 19
Esse modelo teórico é flexível, pode ser ajustado a casos particulares de rede e interage de forma bastante fácil com outros modelos que foram desenvolvidos por organizações semelhantes. As camadas aplicáveis vão coexistir tanto na máquina de origem quanto na de destino. Os dados que vierem a ser transmitidos, passando desde a camada 7 até a camada 1, serão encaminhados à máquina receptora através do meio físico disponibilizado e, no destino deverão subir da camada 1 até a camada 7 de forma a chegarem ao usuário exatamente como foram transmitidos, isto é, em sua forma original. 20
Apesar do modelo OSI estar dividido em 7 níveis, pode-se considerar genericamente que: as três camadas mais baixas cuidam dos aspectos relacionados com a transmissão propriamente dita; a camada de transporte lida com comunicação fim-a-fim; as três camadas superiores se preocupam com os aspectos relacionados à aplicação, já no nível do usuário. 21
De uma forma bem simplificada cada camada objetiva atingir os seguintes resultados: Nº CAMADA FUNÇÃO 7 APLICAÇÃO Faz a interface entre o protocolo de comunicação e o aplicativo que pediu ou receberá a informação. 6 APRESENTAÇÃO Converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum (compressão de dados, criptografia). 5 SESSÃO Coloca marcações nos dados que serão transmitidos. Se porventura a rede falhar, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação. 4 TRANSPORTE Responsável por pegar os dados enviados pela camada de Sessão e dividi-los em pacotes. 3 REDE Responsável pelo endereçamento dos pacotes, convertendo endereços lógicos em físicos (placa de rede). Determina a rota que os pacotes irão seguir. 2 ENLACE Pega os pacotes de dados e os transforma em quadros e adiciona o cabeçalho do pacote. 1 FÍSICA Transforma os quadros em sinais compatíveis com o meio onde os dados serão transmitidos. É importante ressaltar que a comunicação entre as máquinas origem e destino só ocorre através do meio físico que fica abaixo da camada física. 22
Encapsulamento Os dados da transmissão ao passarem de uma camada para a imediatamente inferior na máquina origem passam pelo processo de encapsulamento que consiste nos dados receberem cabeçalhos que os identifiquem. Chegando na máquina de destino, cada camada retira o cabeçalho colocado pela camada equivalente da máquina de origem, ao passar os dados para a camada imediatamente superior. Os dados são como que embutidos ou embrulhados com o cabeçalho dos protocolos das camadas inferiores e depois são desencapsulados pelas camadas superiores ao chegarem ao destino, preservando sua forma original. Vide esquema mostrado no desenho a seguir: 23
H2 H3 H3 H4 H4 H4 H5 H5 H5 H5 H6 H6 H6 H6 H6 ENCAPSULAMENTO DE H7 H7 H7 H7 H7 H7 ORIGEM T2 H2 H3 H3 H4 H4 H4 0110111011010101 Dados no meio físico H5 H5 H5 H5 H6 H6 H6 H6 H6 H7 H7 H7 H7 H7 H7 DESTINO T2 Por exemplo, na camada de Rede os dados estão subdivididos em pacotes. Ao passarem para a camada de Enlace os pacotes serão subdivididos ainda mais, agora em quadros. Neste momento os quadros vão encapsular os pacotes recebidos da camada de Rede, acrescentando-lhes cabeçalho específico do protocolo da camada de Enlace. 24
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