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1 Arquiteturas e Modelos de Referência Arquiteturas e Modelos de Referência

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Arquiteturas e Modelos de ReferênciaArquiteturas e Modelos de Referência

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ArquiteturaArquitetura

A arquitetura de uma rede especifica as suas funções e como elas serão realizadas.

Arquiteturas modulares são aquelas em que as diversas funções podem ser decompostas em módulos;

os módulos podem ser estruturados em camadas hierárquicas ;

em que uma camada realiza um conjunto de funções e oferece um serviço à camada superior. Isso possibilita a independência entre as camadas.

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VantagensVantagens

Desenvolvimentos independentes (modulares);

Maior flexibilidade e simplicidade de implementação e introdução de alterações numa camada;

Adoção de normas (padrões) para garantir que máquinas de diferentes fabricantes se comuniquem entre si.

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Modelo OSIModelo OSI

Para permitir que máquinas de diferentes fabricantes possam se comunicar, foi padronizado pela ISO (International Organization for Standardization), no início dos anos 80, o modelo de referência OSI (Open Systems Interconnection), ou Interconexão de Sistemas Abertos.

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Modelo OSIModelo OSI

Distinção clara entre os conceitos de:Protocolos InterfacesServiços

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ProtocoloProtocolo

Um protocolo consiste nas regras (sintáticas, semânticas, temporais) envolvidas na comunicação entre entidades pares em sistemas diferentes. Os protocolos estruturam-se em camadas, com as camadas superiores encapsulando as inferiores.

Uma interface regula a comunicação entre entidades em camadas adjacentes num mesmo sistema. Através de uma interface, um serviço de valor acrescentado à camada superior.

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ServiçosServiços

Os serviços prestados por uma camada a outra são formalmente especificados por um conjunto de primitivas trocadas entre elas e podem ser de dois tipos: o confirmado e o não-confirmado.

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Técnica de EncapsulamentoTécnica de Encapsulamento

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O Modelo de Referência OSIO Modelo de Referência OSI

Física

Rede

Enlace

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

Rede deTelecomunicações Física

Rede

Enlace

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

Aplicação x Aplicação y

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Composição das MensagensComposição das Mensagens

Rede deTelecomunicaçõesFísica

Rede

Enlace

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

Aplicação x

Física

Rede

Enlace

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

Aplicação yM

MAH

MAHPH

MAHPHSH

MAHPHSHTH

MAHPHSHTHNH

MAHPHSHTHNHLH LT

Bits

M

MAH

MAHPH

MAHPHSH

MAHPHSHTH

MAHPHSHTHNH

MAHPHSHTHNHLH LT

Bits

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Camadas e Serviços Camadas e Serviços

O modelo OSI estabelece a distinção clara entre os conceitos de:   serviços   interfaces   protocolos

Cada camada desenvolve serviços: caracterizados por uma série de funções (compostas por

entidades) que compõem cada camada podem ser utilizados pela camada superior A definição de serviço diz o que uma camada faz, e não como as

entidades acima dela fazem para acessá-lo. Também não entra no mérito do funcionamento da camada.

Uma entidade é um conjunto funcional específico, dentre os vários existentes, em uma camada qualquer. Uma camada pode ter várias entidades para executar suas funções.

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Elementos de RedeElementos de Rede

Física

Rede

Enlace

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

Aplicação x

Física

Rede

Enlace

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

Aplicação y

Física

Rede

Enlace

Física

Rede

Enlace

Protocolo de Aplicação

Protocolo de Apresentação

Protocolo de Sessão

Protocolo de Transporte

Limites da rede

7

3

2

1

6

5

4

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Mensagens entre Camadas - Mensagens entre Camadas - PrimitivasPrimitivas

Rede deTelecomunicaçõesFísica

Rede

Enlace

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

Aplicação x

Física

Rede

Enlace

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

Aplicação yData

DataAH

A-PDUPH

P-PDUSH

S-PDUTH

T-PDUNH

N-PDULH LT

DL-PDU

Data

DataAH

A-PDUPH

P-PDUSH

S-PDUTH

T-PDUNH

N-PDULH LT

DL-PDU

Legenda

AH = application headerPH = presentation headerSH = session headerTH = transport headerNH = network headerLH = link headerLT = link trailerDL- PDU = Data Link PDU

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Relação Entre Camadas Relação Entre Camadas

ICI SDU

SDUICI

Camada N+1

Interface

Camada N

IDU

SAP

SDU - Service Data UnitPDU - Protocol Data UnitICI - Interface Control Information SDU

Cabeçalho

N - PDU

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Primitivas de Serviço Primitivas de Serviço

Um serviço é especificado por um conjunto de primitivas (operações) Uma primitiva é disponibilizada para um usuário ou entidade para

acessar um serviço A primitiva permite ao serviço realizar uma ação ou reportar uma

ação sobre uma entidade par (afim). Os tipos de primitivas são classificadas em 4 tipos

Request – uma entidade solicita ao serviço um determinado trabalho

Indication – uma entidade deve receber uma informação sobre um evento

Response - uma entidade responde a um evento Confirmation – uma resposta a um pedido passado retorna à uma

entidade

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Transporte de Informação pela Transporte de Informação pela Primitiva Primitiva

A IDU (Interface Data Unit) representa a primitiva é composta por uma parte de informação de controle ICI

(Interface Control Information) e uma parte de dados de serviço SDU (Service Data Unit).

A SDU é a informação da camada N+1, que atravessa a rede de um computador a outro até a entidade afim (peer entity) correspondente. Para transmitir a SDU, a camada N agrega um cabeçalho a esta

informação PDU, como num pacote, por exemplo, se for de camada de rede.

O cabeçalho contém as informações a serem utilizadas pelo software responsável pela prestação do serviço da camada N à camada N+1. No outro extremo, o cabeçalho é retirado na camada N e o SDU é entregue a camada N+1.

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Modo Orientado a Conexão entre Modo Orientado a Conexão entre Sistemas AbertosSistemas Abertos

Entidade N+1

Entidade N+1

SAP N SAP N

camada N

Conexão N

Sistema Aberto BSistema Aberto A

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Estabelecimento de Conexão Estabelecimento de Conexão

T_CON_REQUEST

T_CON_INDICATION

T_CON_RESPONSE

T_CON_CONFIRMATION

PRESTADOR DE SERVIÇO DE TRANSPORTE

CR

CC

CR = Connection Request CC = Connection Confirmation

CAMADAS

5 4

CAMADAS

5 4

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Transferência de DadosTransferência de Dados

CAMADAS

PRESTADOR DE SERVIÇO DE TRANSPORTE

T_DATA_REQUEST

T_DATA_INDICATION

DT

5 4

CAMADAS

5 4

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Liberação da Conexão pelo Liberação da Conexão pelo Usuário Usuário

T_DISCON_REQUEST

T_DISCON_INDICATION

CAMADAS

PRESTADOR DE SERVIÇO DE TRANSPORTE

DR

DC

DR = Disconnection Request DC = Disconnection Confirmation

5 4

CAMADAS

5 4

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Liberação da Conexão pelo Liberação da Conexão pelo ProvedorProvedor

T_DISCON_INDICATION

CAMADAS

PRESTADOR DE SERVIÇO DE TRANSPORTE

T_DISCON_INDICATION

5 4 CAMADAS

4 5

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Modo não Orientado à Conexão Modo não Orientado à Conexão entre Sistemas Abertos entre Sistemas Abertos

Entidade N+1

Entidade N+1

SAP N SAP N

camada N

Sistema Aberto B

Sistema Aberto A

Associação entre A e B

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Modo não Orientado à ConexãoModo não Orientado à Conexão

CAMADAS

PRESTADOR DE SERVIÇO DE TRANSPORTE

T_DATA_REQUEST

T_DATA_INDICATION

DT

5 4

CAMADAS

5 4

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Funcionalidade das Camadas Funcionalidade das Camadas

Computador A Computador B

M 5

M H4

M1 M2 3

4

H4 H3 H3

M1 H4 H3 M2 H3 H2 H2 2

1

M

M H4

BIT

Quadro

Pacote

Mensagem

M1 H4 H3 M2 H3 H2 H2

M1 M2 H4 H3 H3

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Camada FísicaCamada Física

A camada física trata da transmissão de bits através de um canal de comunicação; das características elétricas e mecânicas do meio, do controle de acesso ao meio, da taxa de transmissão, codificação de linha, etc.

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Camada de EnlaceCamada de Enlace

A camada de enlace é responsável por estruturar os bits da camada física em quadros, compostos por um identificador de início de quadro (padrões de bits seqüenciais), endereço de origem, endereço de destino, informação a ser enviada e um código de detecção de erros no quadro.

Os endereços colocados no cabeçalho do quadro são denominados MAC (Medium Access Control) e identificam de modo único uma máquina conectada a uma rede.

Outra funcionalidade dessa camada é resolver conflitos de tentativas de acesso simultâneas emitidas por usuários distintos.

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Camada de RedeCamada de Rede

A camada de rede adiciona o endereço de rede de origem e de destino ao quadro gerado pela camada de enlace, além de um identificador de qual protocolo de rede está sendo utilizado, criando uma estrutura denominada pacote.

Após a geração dos pacotes, eles são enviados (roteados) de uma máquina de origem para uma máquina de destino por caminhos determinados por algoritmos de roteamento ou tabelas estáticas configuradas pelo operador da rede.

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Camada de RedeCamada de Rede

Roteamento é o mecanismo pelo qual se escolhe o caminho (rota) que um pacote deve seguir para atingir seu destino com base nas condições de tráfego da rede e prioridades.

Além disso, a camada de rede é responsável pelo controle de congestionamento, quando a quantidade de pacotes na rede é muito grande e atinge o patamar da capacidade de carga dos equipamentos.

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Camada de TransporteCamada de Transporte

Receber os dados da camada de sessão, dividi-los em pacotes e enviá-los para a camada de rede.

Garantir que os pacotes cheguem com a seqüência correta à outra extremidade;

Efetuar a correção de erros; Enviar ao transmissor uma informação de recebimento

(acknowledge), informando que o pacote foi recebido com sucesso e, caso a falta de pacotes seja detectada, solicitar a sua retransmissão.

Em resumo, o objetivo da camada de transporte é proporcionar um serviço eficiente, confiável e de baixo custo aos seus usuários, normal-mente entidades da camada de sessão.

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Camada de SessãoCamada de Sessão

permite que os usuários de diferentes máquinas estabeleçam uma sessão de comunicação (login). na qual essas aplicações definem como será feita a transmissão de dados e marcações são adicionadas aos dados que estão sendo transmitidos. Em caso de falha na rede, os computadores reiniciam a transmissão dos dados a partir da última marcação recebida pelo computador receptor.

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Camada de ApresentaçãoCamada de Apresentação

Trata da sintaxe e da semântica das informações transmitidas, para prover independência nas representações de dados ao traduzir os dados do formato do aplicativo para o formato da rede e vice--versa.

O objetivo é permitir que computadores, que trabalham com diferentes representações, comuniquem-se apropriadamente.

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Camada de AplicaçãoCamada de Aplicação

provê aplicativos aos usuários, tais como: transferência de arquivos, correio eletrônico, acesso a terminais de computadores remotos e funções de gerência.

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Protocolos TCP/IP Protocolos TCP/IP

IP

UDP

ICMP

OSPF

BGP

FTP

HTTP

SMTP

TELNET

SNMP

MIME

BGP - Border Gateway Protocol FTP - File Transfer Protocol HTTP - Hypertext Transfer Protocol ICMP - Internet Control Message Protocol

IP - Internet Protocol OSPF - Open Shortest Path First MIME - Multi-purpose Internet Mail Extension SMTP - Simple Mail Transfer Protocol SNMP - Simple Network Management Protocol UDP - User Datagram Protocol

TCP

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Comparação OSI e TCP/IPComparação OSI e TCP/IP

Física

Inter-Redes

Host/Rede

Transporte

Aplicação

Física

Rede

Enlace

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

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Organismos de PadronizaçãoOrganismos de Padronização

       

International Organization for Standardization; ISO; International Telecommunication Union; ITU-T; American National Standards Institute; ANSI; Institute of Electrical and Electronics Engineers; IEEE.

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ITU-TITU-T

A missão da ITU-T é o estudo e emissão de recomendações em questões técnicas, de especificação, operação e de tarifas, relacionadas a equipamentos e sistemas de telecomunicações. O seu objetivo principal é normalizar técnicas e operações em telecomunicações, de modo a alcançar a compatibilidade ponto a ponto em ligações de comunicações internacionais, quaisquer que sejam os países de origem e destino.

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ITU-TITU-T

A ITU-T está organizada em 15 grupos de estudo que preparam as normas, designadas por recomendações pelo ITU-T. Essas recomendações são organizadas em séries (de A até Z). O trabalho desenvolvido pela ITU-T está estruturado em ciclos de quatro anos. A cada quatro anos é realizada uma assembléia geral em Genebra onde é estabelecido o programa para os quatro anos seguintes, baseado nas propostas dos vários grupos de estudo. A assembléia revê as propostas e prepara uma proposta de recomendação a ser submetida na próxima assembléia. Essa proposta, após revisão e aprovação final, passa a ser objeto de publicação como recomendação ITU-T.