Redes de Computadores Prof. Msc André Y. Kusumoto andrekusumoto.unip@gmail.com
Open Systems Interconnection Modelo OSI No início da utilização das redes de computadores, as tecnologias utilizadas para a comunicação de dados eram específicas de um determinado fabricante. Não havia interoperabilidade entre as redes Necessidade de se criar um padrão comum para interconexão. Para reduzir a complexidade de projeto e acabar com a incompatibilidade das diversas empresas, a maioria das redes foi organizada como uma série de camadas ou níveis. Cada camada foi colocada em cima da outra com funcionalidades, nomes e conteúdos específicos, implementada com o objetivo de oferecer serviços para as camadas superiores. A International Standards Organization (ISO) criou um modelo de referência que padroniza os nomes e especifica o que deve ser realizado por cada camada. A esse modelo foi dado o nome de Modelo de Referência para Interconexão de Sistemas Abertos, ou simplesmente Modelo OSI. 2/8
Modelo OSI O modelo OSI serve de base para qualquer tipo de rede e foi projetado para que um sistema aberto possa se comunicar com qualquer outro sistema aberto usando regras padronizadas que controlam o formato e o significado dos quadros, pacotes ou mensagens trocados pelas camadas. Tais regras são chamadas de Protocolos. Entre cada nível existe uma Interface. A interface define quais primitivas, operações e serviços o nível inferior oferece ao imediatamente superior. 3/8
Modelo OSI Cada camada conversa com a respectiva camada da outra máquina, isto é, a camada n da máquina A conversa com a camada n da máquina B. No total, o modelo OSI especifica sete camadas, onde cada camada trata de um aspecto específico da comunicação. Quando uma mensagem é enviada para de uma máquina para outra, recebe de cada camada um cabeçalho que adicionada ao início da mensagem. Quando a mensagem chega à outra máquina, cada camada vai retirando e analisando o seu respectivo cabeçalho. 4/8
Modelo OSI Podemos classificar as camadas do modelo OSI em três grupos: aplicação, transporte e rede, conforme a figura. As camadas de aplicação são camadas de alto nível colocam o dado recebido em um padrão que seja compreensível pelo programa (aplicação) que fará uso desses dados. A camada de transporte é responsável por pegar os dados recebidos pela rede e repassá-los para as camadas de aplicação de uma forma compreensível, isto é, ele pega os pacotes de dados e transforma-os em dados quase prontos para serem usados pela aplicação. As camadas de rede se preocupam com a transmissão e recepção dos dados através da rede e, portanto, são camadas de baixo nível. 5/8
Histórico Em meados de 1960, pesquisas realizadas pela DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), que tinha como objetivo interligar computadores completamente diferentes, distantes geograficamente uns dos outros, deram origem ao protocolo TCP/IP. Culminaram na conexão de diversas redes pequenas que passou então, a se chamar ARPANET, embrião do que hoje conhecemos com INTERNET. O segredo do TCP/IP é dividir a grande rede em pequenas redes independentes, interligadas por roteadores. Significa que apesar de comunicarem entre si, caso um segmento fique indisponível, a rede como um todo não é afetada. Essa característica era essencial nas operações militares, visto que, caso um ataque ocorre em determinado ponto, apenas aquele segmento seria prejudicado, enquanto o restante da rede continuaria disponível. 6/9
TCP/IP - Transmission Control Protocol/Internet Protocol Podemos afirmar que Para que os computadores de uma rede possam trocar informação entre si é necessário que todos estejam utilizando mesmo protocolo de comunicação. No protocolo de comunicação estão definidas todas as regras necessárias para que o computador de destino, entenda as informações no formato que foram enviadas pelo computador de origem. Anteriormente, alguns protocolos eram muito utilizados como NETBEUI (Redes Windows) e IPX/SPX (Redes Novell Netware), porém, com o surgimento e popularização da Internet, o TCP/IP tornou-se padrão de fato. O TCP/IP não é na verdade um protocolo, mas sim um conjunto de protocolos uma pilha de procotolo. 7/9
TCP/IP O modelo TCP/IP possui apenas 5 camadas se comparado com o Modelo OSI. Sua implementação segue quase que totalmente o Modelo OSI, porém algumas camadas são o resultado da fusão de outras e tem funções equivalentes. 7 Aplicação 6 Apresentação Aplicação 5 Sessão 4 Transporte Transporte 3 Rede Internet 2 Enlace de Dados Enlace de Dados 1 Física Física Modelo de Referência OSI TCP/IP 8/9
Camada de Aplicação TCP/IP Esta camada faz a comunicação entre os aplicativos e os protocolos de transporte. Os protocolos mais conhecidos que operam na camada de aplicação são o HTTP (HyperText Transfer Protocolo), o SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), o FTP (File Transfer Protocol), o DNS (Domain Name System) e o TELNET. A camada de aplicação comunica-se com a camada de transporte através de uma porta. As portas são numeradas e as aplicações padrão usam sempre a mesma porta. Por exemplo, o protocolo HTTP utiliza sempre a porta 80 e o FTP a porta 20 (transmissão de dados) e 21 (transmissão de informações de controle). 9/9
Camada de Transporte TCP/IP É responsável por pegar os dados passados pela camada de aplicação e transformá-los em pacotes. O protocolo mais usado na camada de Transporte é o TCP (Transmission Control Protocol). Na recepção dos dados, o protocolo TCP pega os pacotes passados pela camada Internet e os coloca em ordem, confere se os dados estão íntegros e envia um sinal de confirmação (ACK Acknowledge) ao transmissor. Se nenhum sinal for recebido, o transmissor envia o pacote novamente. O protocolo TCP é orientado a conexão. O protocolo UDP (User Datagram Protocol) também opera nesta camada, porém, não possui mecanismos de confirmação de recebimento. O protocolo UDP não é orientado a conexão. Por isso dizemos que o TCP é confiável, enquanto o UDP é mais rápido. Quando o UDP é usado, a aplicação fará o trabalho do TCP, confirmando o recebimento e reordenando os pacotes recebidos. 10/9
Camada de Internet (Inter-Redes) TCP/IP Em redes TCP/IP cada computador é identificado por um endereço virtual único, chamado endereço IP. A camada de inter-redes também adiciona um cabeçalho ao pacote de dados recebidos da camada de Transporte, com dados de controle, como o endereço IP de origem e o endereço IP de destino. Numa rede local, para se comunicarem, os computadores precisam do endereço físico do computador, chamado de MAC (Media Access Control) Address. Na Internet, o roteamento é feito usando o endereço IP, isto é, endereçamento virtual, o que torna a utilização do endereço MAC desnecessária. O roteador faz a ponte entre os computadores em sua rede local e a Internet. Quando um computador envia um pacote de dados para a Internet, o roteador verifica se o computador está na mesma rede ou em outra rede que ele conhece a rota. Se ele não conhecer a rota, ele envia o pacote para o gateway padrão, que é outro roteador. Isso se repete até o pacote chegar ao seu destino. 11/9
Camada de Internet (Inter-Redes) O Modelo TCP/IP Há vários protocolos que operam na camada Internet, porém, o mais importante, claro, é o IP (Internet Protocolo). O IP pega os pacotes de dados recebidos da camada de Transporte e os divide em datagramas. O datagrama é um tipo de pacote que não contém nenhum tipo de confirmação de recebimento (acknowledge). Isso significa que o IP é um protocolo não confiável. Apesar disso, o TCP implementa esse recurso, tornando a conexão confiável. 12/9
Camada de Interface com a Rede O Modelo TCP/IP Também chamada camada de abstração de hardware, tem como função principal a interface do modelo TCP/IP com os diversos tipos de redes (X.25, ATM, FDDI, Ethernet, Token Ring, Frame Relay, etc.). Esta camada não é normatizada pelo modelo, o que provê uma das grandes virtudes 13/9
Referências GALLO, M. A.; HANCOCK, W. M. Comunicação entre computadores e tecnologias de rede. Thomson, 2003. ALVES, L. Comunicação de dados. Makron Books, McGraw-Hill, 1992. SILVEIRA, J. L. Comunicação de dados e sistemas de teleprocessamento. MAKRON, McGraw-Hill, 1991. 14/12