Visão geral

Este capítulo de revisão reforça os conceitos já aprendidos relacionados ao modelo dereferência OSI, LANs e endereçamento IP. Entender estes tópicos complexos é o primeiropasso para compreender o Cisco Internetwork Operating System (IOS), que é o tópicoprincipal deste currículo. Você precisa ter uma compreensão sólida dos princípios deinterconexão de redes examinados neste capítulo antes de tentar entender as complexidadesdo Cisco IOS.

1.1 O modelo OSI 1.1.1 Modelo de rede em camadas

As novas práticas de negócios estão impulsionando mudanças em redes corporativas. Os funcionários namatriz das empresas e nas filiais espalhadas pelo mundo, assim como os usuários móveis em suas casas,necessitam ter acesso imediato aos dados, estejam os dados em servidores centrais ou de departamentos.Empresas como corporações, agências, escolas ou outras organizações que unem suas comunicações dedados, informatização e servidores de arquivos, precisam de:

LANs interconectadas que forneçam acesso a computadores ou servidores de arquivos em outros lugaresLargura de banda maior nas LANs para satisfazer às necessidades dos usuários finaisSuportar tecnologias que possam ser retransmitidas para o serviço da WANPara melhorar a comunicação com parceiros, funcionários e clientes, as empresas estão implementando novasaplicações, como, por exemplo, o comércio eletrônico, a videoconferência, a transmissão de voz através de IPe o aprendizado à distância. As empresas estão fundindo suas redes de voz, vídeo e dados em redescorporativas globais, conforme demonstrado na figura , que são fundamentais para o sucesso dos negóciosdas organizações.

As redes corporativas são projetadas e criadas para suportar os aplicativos atuais e futuros. Para acomodar asexigências cada vez maiores de largura de banda, escalabilidade e confiabilidade, os fornecedores eorganizadores de padronização apresentam novos protocolos e tecnologias em um ritmo veloz. Os projetistasde redes são desafiados a desenvolver redes de última geração, mesmo que o que seja considerado de últimageração mude mensalmente, ou semanalmente.

Ao dividir e organizar as tarefas das redes em camadas/funções separadas, pode-se lidar sem problemas comas novas aplicações. O modelo de referência OSI organiza as funções da rede em sete categorias, chamadas decamadas. Os dados vêm das aplicações de nível superior dos usuários para bits de nível inferior que são,então, transmitidos através dos meios de rede. A tarefa da maioria dos gerentes de WAN é configurar as trêscamadas mais baixas. As funções ponto a ponto usam encapsulamento e desencapsulamento de dados como ainterface das camadas.

Conforme demonstrado na figura , há sete camadas no modelo de referência OSI, cada uma com funçõesdistintas e separadas. As funções dos modelos Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) seencaixam em cinco camadas. Essa separação das funções da rede é conhecida como "em camadas". Noentanto, independentemente do número de camadas, as razões da divisão das funções da rede incluem oseguinte:

Dividir os aspectos inter-relacionados das operações da rede em elementos menos complexosDefinir interfaces padrão para compatibilidade plug and play e integração de vários distribuidoresPermitir que os engenheiros concentrem seus esforços de projeto e desenvolvimento em funções específicasda camadaPromover a simetria das diferentes funções modulares de internetwork para fins de interoperabilidadeImpedir que alterações em uma área afetem significativamente outras áreas, de forma que cada área possa sedesenvolver mais rapidamenteDividir as operações complexas de interconexão de redes em subconjuntos operacionais distintos e maisfáceis de serem aprendidos

1.1 O modelo OSI 1.1.2 As funções das camadas do modelo OSI

Cada camada do modelo de referência OSI de sete camadas tem uma função específica. As funções sãodefinidas pelo OSI e podem ser usadas por qualquer fornecedor de produtos de redes. -

As camadas são:

Aplicação -- A camada de aplicação fornece serviços de rede às aplicações dos usuários. Por exemplo, umaaplicação de processamento de textos tem serviços de transferência de arquivos nessa camada.Apresentação -- Essa camada fornece representação de dados e formatação de código. Ela garante que osdados que chegam da rede possam ser usados pela aplicação e garante que as informações enviadas pelaaplicação possam ser transmitidas pela rede.Sessão -- Essa camada estabelece, mantém e gerencia sessões entre aplicações.Transporte -- Essa camada segmenta e reagrupa os dados em um fluxo de dados. O TCP é um dos protocolosda camada de transporte usados com o IP.Rede -- Essa camada determina a melhor forma de mover os dados de um lugar para outro. Os roteadoresoperam nessa camada. Você vai encontrar o esquema de endereçamento IP (Internet Protocol) nessa camada.Enlace -- Essa camada prepara um datagrama (ou pacote) para transmissão física através do meio. Ela trata danotificação de erro, da topologia de rede e do controle de fluxo. Essa camada usa os endereços de MediaAccess Control (MAC).Física -- Essa camada fornece os meios elétricos, mecânicos, de procedimento e de funcionamento para ativare manter as conexões físicas entre os sistemas. Essa camada usa o meio físico como, por exemplo, o cabo depar trançado, coaxial e de fibra óptica.

1.1 O modelo OSI 1.1.3 Comunicações ponto a ponto

Cada camada usa seu próprio protocolo para se comunicar com sua camada par em outro sistema. Cadaprotocolo da camada troca informações, conhecidas como unidades de dados de protocolo (PDUs), com suascamadas pares. Uma camada pode usar um nome mais específico para a sua PDU. Por exemplo, no TCP/IP acamada de transporte do TCP se comunica com a função TCP do par usando segmentos. Cada camada usa osserviços da camada abaixo dela para se comunicar com sua camada par. O serviço da camada inferior usa asinformações da camada superior como parte das PDUs que são trocadas com seu par.

Os segmentos TCP se tornam parte dos pacotes da camada de rede (datagramas) que são trocados entre ospares IP. Por sua vez, os pacotes IP se tornam parte dos quadros de enlace de dados que são trocados entre osdispositivos conectados diretamente. Finalmente, esses quadros se tornam bits, assim que os dados são enfimtransmitidos pelo hardware que é usado pelo protocolo de camada física.

Cada camada depende dos serviços da camada do modelo de referência OSI que está abaixo dela. Parafornecer esse serviço, a camada mais baixa usa o encapsulamento para colocar a unidade de dados deprotocolo (PDU) da camada superior em seu campo de dados, depois ela pode adicionar cabeçalhos e trailersque a camada desejar usar para executar sua função.

Como um exemplo, a camada de rede presta um serviço para a camada de transporte e a camada de transporteapresenta os dados para o subsistema da internetwork. A camada de rede tem a tarefa de mover esses dadosatravés da internetwork. Ela realiza essa tarefa encapsulando os dados dentro de um pacote.

Esse pacote inclui um cabeçalho contendo as informações necessárias para completar a transferência, como,por exemplo, o endereço lógico da origem e do destino.

A camada de enlace, por sua vez, presta um serviço para a camada de rede. Ela encapsula o pacote da camadade rede em um quadro. O cabeçalho do quadro contém informações que são necessárias para concluir asfunções de enlace de dados (por exemplo, endereços físicos). E, finalmente, a camada física presta um serviçopara a camada de enlace: Ela codifica o quadro de enlace de dados em um padrão de 1s e 0s para transmissãoatravés do meio (normalmente um cabo). -

1.1 O modelo OSI 1.1.4 Cinco etapas do encapsulamento de dados

À medida que as redes executam serviços para os usuários, o fluxo e o empacotamento das informaçõesoriginais dos usuários sofrem diversas alterações. Neste exemplo de interconexão de redes, há cinco etapas deconversão.

Etapa 1Um computador converte uma mensagem de correio eletrônico em caracteres alfanuméricos que podem serusados pelo sistema de interconexão de redes. São os dados.

Etapa 2Os dados da mensagem são, então, segmentados para transporte no sistema de internetwork pela camada detransporte. A camada de transporte garante que os hosts da mensagem em ambas as extremidades do sistemade correio eletrônico possam se comunicar com confiabilidade.

Etapa 3Os dados são, então, convertidos em um pacote, ou datagrama, pela camada de rede. O pacote tambémcontém um cabeçalho de rede que inclui um endereço lógico de origem e destino. O endereço ajuda osdispositivos de rede a enviar o pacote através da rede pelo caminho escolhido.

Etapa 4Cada dispositivo de enlace de dados coloca o pacote em um quadro. O quadro possibilita que o dispositivo seconecte ao próximo dispositivo de rede conectado diretamente ao link.

Etapa 5O quadro é alterado para um padrão de 1s e 0s para transmissão no meio (normalmente um cabo). Umafunção de sincronização possibilita que os dispositivos diferenciem os bits à medida que eles trafegam pelomeio.O meio na internetwork física pode variar ao longo do caminho. Por exemplo, uma mensagem de correioeletrônico pode ser originada em uma LAN, cruzar um backbone do campus e continuar através de um link deWAN até chegar ao seu destino em outra LAN remota.

1.2 LANs 1.2.1 Dispositivos e tecnologias LAN

As características principais das LANs são:

A rede opera dentro de um prédio ou em um andar de um prédio.As LANs fornecem vários dispositivos de desktop conectados (normalmente PCs) com acesso aos meios degrande largura de banda.Por definição, a LAN conecta computadores e serviços a um meio comum da camada 1. Os dispositivos deLAN são:As bridges que conectam segmentos de LAN e ajudam a filtrar o tráfego.Os hubs que concentram as conexões de LAN e permitem o uso de meios de cobre de par trançado.Os switches Ethernet que oferecem largura de banda dedicada, full-duplex para segmentos ou tráfego dedesktop.Os roteadores que oferecem muitos serviços, incluindo a interconexão de redes e controle de tráfego debroadcast.As três tecnologias LAN a seguir (mostradas na figura) valem virtualmente para todas as LANs implantadas:Ethernet -- A primeira das principais tecnologias LAN, ela é executada na maioria das LANs.Token-Ring -- Da IBM, ela seguiu a Ethernet e agora é amplamente usada em um grande número de redesIBM.FDDI -- Também usa tokens e é agora uma LAN de campus popular.Em uma LAN, a camada física fornece acesso ao meio de rede. A camada de enlace fornece suporte decomunicação através de vários tipos de enlace de dados, como, por exemplo, o meio Ethernet/IEEE 802.3.Você vai estudar os padrões de LAN Ethernet IEEE 802.3. A figura mostra o meio mais comum da camada 1usado em redes atualmente: cabo coaxial, fibra óptica e par trançado. Os esquemas de endereçamento como oMedia Access Control (MAC) e o Internet Protocol (IP) fornecem um método muito estruturado para localizare entregar dados para computadores ou para outros hosts em uma rede.

1.2 LANs 1.2.2 Padrões Ethernet e IEEE 802.3

Os padrões Ethernet e IEEE 802.3 definem uma LAN com topologia de barramento que opera comsinalização de banda base a uma taxa de 10 Mbps. A Figura ilustra os três padrões de cabeamento definidos:

10BASE2 (thin Ethernet) - permite segmentos de rede com cabo coaxial de até 185 m de comprimento10BASE5 (thick Ethernet) - permite segmentos de rede com cabo coaxial de até 500 m de comprimento10BASE-T -- transporta quadros Ethernet em cabeamento de par trançado econômicoOs padrões 10BASE5 e 10BASE2 fornecem acesso a diversas estações para o mesmo segmento de LAN. Asestações são conectadas ao segmento por um cabo que se estende de uma interface de ligação AUI(attachment unit interface) na estação a um transceiver que esteja diretamente conectado ao cabo coaxialEthernet.

Como o 10BASE-T fornece acesso para apenas uma única estação, as estações que estiverem conectadas àLAN Ethernet pelo 10BASE-T serão quase sempre conectadas a um hub ou a um switch de LAN. Nessaorganização, o hub ou o switch de LAN são iguais a um segmento Ethernet.

Os enlaces de dados Ethernet e 802.3 preparam os dados para transporte através do link físico que une doisdispositivos. Por exemplo, como a figura mostra, três dispositivos podem ser diretamente conectados um aooutro através da LAN Ethernet. O Macintosh à esquerda e o PC com base em Intel no meio mostram osendereços MAC usados pela camada de enlace. O roteador à direita também usa endereços MAC para cadainterface lateral da LAN. A interface Ethernet/802.3 no roteador usa a abreviação do tipo de interface doCisco IOS "E" seguida por um número de interface (por exemplo, "0", como mostrado na figura ).

O broadcasting é uma ferramenta eficaz que pode enviar um único quadro para muitas estações ao mesmotempo. O broadcasting usa um endereço de destino do enlace de dados com apenas 1s (FFFF.FFFF.FFFF emhexadecimal). Como a figura mostra, se a estação A transmitir um quadro com um endereço de destino comapenas 1s, as estações B, C e D vão todas receber e passar o quadro para as suas camadas superiores parafuturo processamento.

Quando usado de maneira incorreta, o broadcasting pode afetar seriamente o desempenho das estaçõesinterrompendo-as desnecessariamente. Os broadcasts deverão, portanto, ser usados apenas quando o endereçoMAC de destino for desconhecido, ou quando o destino for todas as estações.

1.2 LANs 1.2.3 Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD)

Em uma LAN Ethernet, é permitida apenas uma transmissão por vez. Uma LAN Ethernet é conhecida comouma rede Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD). Isso significa que umatransmissão de nó atravessa a rede inteira e é recebida e examinada por cada nó. Quando o sinal chega àextremidade de um segmento, é absorvido pelos terminadores para que seja impedido de voltar para osegmento.

Quando uma estação deseja transmitir um sinal, ela verifica a rede para determinar se outra estação estátransmitindo atualmente. Se a rede não estiver sendo usada, a estação prossegue com a transmissão. Duranteo envio de um sinal, a estação monitora a rede para garantir que não haja outra estação transmitindo aomesmo tempo. É possível que duas estações determinem que a rede está disponível e iniciem a transmissãoquase ao mesmo tempo. Se isso acontecer, elas vão causar uma colisão, conforme está ilustrado na partesuperior da figura.

Quando um nó de transmissão detecta uma colisão, ele transmite um sinal de engarrafamento que faz com quea colisão dure o suficiente para que todos os outros nós a detectem. Todos os nós de transmissão param deenviar quadros por um período de tempo aleatório antes de tentar a retransmissão. Se as tentativassubseqüentes também resultarem em colisões, o nó tentará retransmitir até 15 vezes antes de finalmentedesistir. Os relógios indicam diversos tempos de backoff. Se os dois tempos forem suficientemente diferentes,uma estação vai obter êxito da próxima vez.

1.2 LANs 1.2.4 Endereçamento lógico (IP)

Um componente essencial de qualquer sistema de rede é o processo que possibilita às informaçõeslocalizarem sistemas específicos de computadores em uma rede. Vários esquemas de endereçamento sãousados para esse fim, dependendo da família de protocolos que estiver sendo usada. Por exemplo, oendereçamento AppleTalk é diferente do endereçamento TCP/IP, que por sua vez é diferente doendereçamento IPX.

Dois tipos importantes de endereços são os endereços da camada de enlace e os endereços da camada de rede.Os endereços da camada de enlace, também conhecidos como endereços físicos de hardware ou endereçosMAC , geralmente são exclusivos de cada conexão de rede. Na verdade, para a maioria das LANs, osendereços da camada de enlace estão localizados na placa de rede. Como um sistema de computador comumtem uma conexão física de rede, ele tem apenas um único endereço de camada de enlace. Os roteadores eoutros sistemas que estão conectados às várias redes físicas podem ter vários endereços de camadas de enlace.Como seu nome indica, existem endereços da camada de enlace na camada 2 do modelo de referência OSI.

Existem endereços da camada de rede (também conhecidos como endereços lógicos ou endereços IP doconjunto de protocolos da Internet) na camada 3 do modelo de referência OSI. Diferentemente dos endereçosda camada de enlace, que normalmente existem dentro de um espaço de endereço contínuo, os endereços dacamada de rede são normalmente hierárquicos. Em outras palavras, eles são como endereços postais quedescrevem um local de uma pessoa indicando o país, o estado, o CEP, a cidade, a rua, a casa e o nome. Umexemplo de endereço contínuo é o número de CPF. Cada pessoa tem um número de CPF exclusivo; aspessoas podem se mudar para outra localidade do país e obter novos endereços lógicos dependendo da cidade,rua ou CEP, mas seus números de CPF continuam inalterados.

1.2 LANs 1.2.5 Endereçamento MAC

Para que várias estações compartilhem o mesmo meio e ainda se identifiquem entre si, as subcamadas MACdefinem os endereços de hardware ou de enlace de dados conhecidos como endereços MAC. Cada interfacede LAN tem um endereço MAC exclusivo. Na maioria das placas de rede, o endereço MAC é gravado naROM. Quando a placa de rede é inicializada, esse endereço é copiado na RAM.

Antes que os dispositivos diretamente conectados à mesma LAN possam trocar um quadro de dados, odispositivo remetente deve ter o endereço MAC do dispositivo de destino. Uma forma pela qual o remetentepode descobrir o endereço MAC de que ele precisa é usar um ARP (Address Resolution Protocol). A figuramostra duas formas pelas quais um exemplo de TCP/IP, o ARP, é usado para descobrir o endereço MAC.

No primeiro exemplo, o Host Y e o Host Z estão na mesma LAN. O Host Y faz broadcast de uma solicitaçãoARP para a LAN procurando o Host Z. Como o Host Y enviou um broadcast, todos os dispositivos, inclusiveo Host Z, vão examinar a solicitação; no entanto, apenas o Host Z vai responder com seu endereço MAC. OHost Y recebe a resposta do Host Z e salva o endereço MAC em uma memória local, freqüentementechamada de cache ARP. Da próxima vez que o Host Y precisar se comunicar diretamente com o Host Z, eleusará o endereço MAC armazenado.

No segundo exemplo, o Host Y e o Host Z estão em LANs diferentes, mas podem acessar um ao outro atravésdo Roteador A. Quando o Host Y fizer um broadcast da sua solicitação ARP, o Roteador A determinará que oHost Z não pode reconhecer a solicitação porque o Roteador A detectou que o endereço IP do Host Z é deuma LAN diferente. Como o Roteador A também determina que nenhum pacote do Host Z deve serretransmitido, o Roteador A fornece seu próprio endereço MAC como uma resposta proxy para a solicitaçãoARP. O Host Y recebe a resposta do Roteador A e salva o endereço MAC em sua memória de cache ARP. Napróxima vez que o Host Y precisar se comunicar com o Host Z, ele vai usar o endereço MAC armazenado doRoteador A.

1.3 Endereçamento TCP/IP 1.3.1 Ambiente TCP/IP

Em um ambiente TCP/IP, as estações finais se comunicam com os servidores ou com outras estações finais.Isso pode ocorrer porque cada nó que usa o conjunto de protocolos TCP/IP tem um endereço lógico eexclusivo de 32 bits. Esse endereço é conhecido como endereço IP. Cada empresa ou organização conectada auma internetwork é percebida como uma rede única e exclusiva que deve ser alcançada antes que um hostindividual dentro dessa empresa possa ser contatado. Cada rede da empresa tem um endereço; os hosts queresidem nessa rede compartilham esse mesmo endereço de rede, mas cada host é identificado pelo endereçode host exclusivo na rede.

1.3 Endereçamento TCP/IP 1.3.2 Sub-redes

As sub-redes melhoram a eficiência do endereçamento de rede. A adição de sub-redes não altera a formacomo o mundo externo percebe a rede, mas dentro da organização, há uma estrutura adicional. Na figura , arede 172.16.0.0 é subdividida em quatro sub-redes: 172.16.1.0, 172.16.2.0, 172.16.3.0 e 172.16.4.0. Osroteadores determinam a rede de destino usando o endereço de sub-rede, que limita a quantidade de tráfegoem outros segmentos de rede.

De um ponto de vista do endereçamento, as sub-redes são a extensão de um número de rede. Osadministradores de rede determinam o tamanho das sub-redes com base nas necessidades de expansão de suasorganizações. Os dispositivos de rede usam as máscaras de sub-redes para identificar que parte do endereço éda rede e que parte representa o endereçamento de host.

Exemplo de sub-rede de classe C.

Na figura , a rede foi atribuída ao endereço de Classe C 201.222.5.0. Pressupondo que sejam necessárias 20sub-redes, com no máximo 5 hosts por sub-rede, você precisa subdividir o último octeto em uma sub-rede eum host e, depois, determinar qual será a máscara de sub-rede. Você precisa selecionar um tamanho do campode sub-rede que produza sub-redes suficientes. Neste exemplo, selecionar 5 bits fornece a você 20 sub-redes.

Neste exemplo, os endereços de sub-rede são todos múltiplos de 8 - 201.222.5.16, 201.222.5.32 e201.222.5.48. Os bits restantes no último octeto estão reservados para o campo de host. Os 3 bits no exemplosão suficientes para os cinco hosts solicitados por sub-rede (na verdade, fornecendo a você números de hostsde 1 a 6). Os endereços de host finais são uma combinação de endereço de início de segmento de rede/sub-rede acrescidos de cada valor de host. Os hosts na sub-rede 201.222.5.16 serão endereçados como201.222.5.17, 201.222.5.18, 201.222.5.19, e assim por diante.

Um número de host 0 é reservado para o endereço do cabo (ou sub-rede) e um valor de host com apenas 1s éreservado porque ele seleciona todos os hosts, ou seja, é um broadcast. Uma tabela usada para o exemplo deplanejamento de sub-rede está na página seguinte. Além disso, o exemplo de roteamento mostra a combinaçãode um endereço IP de chegada com uma máscara de sub-rede para extrair o endereço de sub-rede (tambémconhecido como número de sub-rede). O endereço de sub-rede extraído deve ser típico das sub-redes geradasdurante esse exercício de planejamento.

Exemplo do planejamento de sub-rede de Classe B.

Na figura , uma rede de Classe B é dividida em sub-redes para fornecer até 254 sub-redes e 254 endereços dehost que podem ser usados.

Exemplo do planejamento de sub-rede de Classe C.

Na figura , uma rede de Classe C é dividida em sub-redes para fornecer 6 endereços de host e 30 sub-redesque podem ser usados.

1.4 Camadas do host (as 4 camadas superiores do modelo OSI)

1.4.1 Camadas de aplicação, apresentação e sessão

Camada de aplicação

No contexto do modelo de referência OSI, a camada de aplicação (camada 7) suporta o componente decomunicação de uma aplicação. Ela não fornece serviços para nenhuma outra camada OSI. No entanto, elafornece serviços aos processos de aplicação que residem fora do escopo do modelo OSI (ex.: programas deplanilhas, Telnet, WWW, etc.). Uma aplicação de computador pode funcionar integralmente usando apenas asinformações que residem em seu computador. No entanto, uma aplicação poderá também ter um componentede comunicação que pode se conectar com uma ou mais aplicações de rede. Vários tipos estão listados nacoluna direita da figura .

Um exemplo de aplicação como essa poderá incluir um processador de texto que possa incorporar umcomponente de transferência de arquivo que permita que um documento seja transferido eletronicamente pelarede. O componente de transferência de arquivo qualifica o processador de texto como uma aplicação nocontexto do OSI e, portanto, pertence à camada 7 do modelo de referência OSI. Outro exemplo de aplicaçãode computador que tenha componentes de transferência de dados é um navegador da Web como o NetscapeNavigator e o Internet Explorer. Sempre que você visita um site da Web, as páginas são transferidas para oseu computador.

Camada de apresentação

A camada de apresentação (camada 6) do modelo de referência OSI é responsável por apresentar os dados deuma forma que um dispositivo receptor possa entender. Ela serve de tradutora, às vezes entre formatosdiferentes, para os dispositivos que precisam se comunicar em uma rede, fornecendo formatação e conversãode código. A camada de apresentação (camada 6) formata e converte os dados de aplicação de rede em texto,figuras, vídeo, áudio ou qualquer formato que seja necessário para o dispositivo receptor entendê-los.

A camada de apresentação não está apenas preocupada com o formato e a representação dos dados, mastambém com a estrutura dos dados que o programa usa. A camada 6 organiza os dados da camada 7.Para entender como isso funciona, imagine que você tenha dois sistemas. Um sistema usa EBCDIC e o outrousa ASCII para representar os dados. Quando os dois sistemas precisam se comunicar, a camada 6 converte etraduz os dois diferentes formatos.

Outra função da camada 6 é a criptografia de dados. A criptografia é usada quando há a necessidade deproteger as informações transmitidas de receptores não autorizados. Para realizar essa tarefa, os processos ecódigos localizados na camada 6 devem converter os dados. Outras rotinas localizadas na camada de

apresentação compactam texto e convertem imagens gráficas em fluxo de bits para que eles possam sertransmitidos pela rede.

Os padrões da camada 6 também orientam a forma como as imagens gráficas são apresentadas. A seguir,alguns exemplos:

PICT -- um formato de figuras usado para transferir figuras do QuickDraw entre programas do Macintosh oudo PowerPCTIFF -- formato de arquivos de imagens com tags, usado para imagens de mapa de bits de alta resoluçãoJPEG -- do Joint Photographic Experts Group, usado para imagens fotográficas de qualidadeOutros padrões da camada 6 orientam a apresentação de som e imagens. Incluídos nesses padrões estão oseguinte:

MIDI -- interface digital de instrumentos musicais para música digitalizadaMPEG -- o padrão do grupo de especialistas em filmes para a compactação e codificação de filmes de vídeopara CDs, armazenamento digital, DVD e difusão. Estão disponíveis atualmente duas versões padronizadas:MPEG1 e MPEG2. MPEG1 permite taxas de dados entre400 kbps e 2 Mbps, enquanto o padrão MPEG2,projetado para produzir imagens com melhor qualidade que o MPEG1, suporta taxas de bits de até 80 Mbps.QuickTime -- um padrão que trata de áudio e vídeo para programas do Macintosh e PowerPCA camada de sessão

A camada de sessão (camada 5) estabelece, gerencia e termina as sessões entre aplicações. Ela coordena ospedidos de serviço e as respostas que ocorrem quando as aplicações estabelecem comunicações entre hostsdiferentes.

1.4 Camadas do host (as 4 camadas superiores do modelo OSI)

1.4.2 Camada de transporte

A camada de transporte (camada 4) é responsável por transportar e regular o fluxo de informações da origempara o destino com confiabilidade e exatidão. Suas funções são:

Sincronização de conexõesControle de fluxoRecuperação de errosConfiabilidade através do janelamentoA camada de transporte (camada 4) permite que um dispositivo do usuário segmente várias aplicações decamada superior, para colocação no mesmo fluxo de dados da camada 4, e que um dispositivo receptorreagrupe os segmentos de aplicações da camada superior. O fluxo de dados da camada 4 é uma conexãológica entre as extremidades de uma rede e fornece serviços de transporte de um host para um destino. Esseserviço é às vezes conhecido como serviço fim a fim.Como a camada de transporte envia seus segmentos de dados, ela também garante a integridade dos dados.Esse transporte é um relacionamento orientado para conexão entre sistemas finais de comunicação. Algumasdas razões para a realização de transporte confiável são:Ele garante que os remetentes recebam confirmação dos segmentos entregues.Ele fornece a retransmissão de todos os segmentos que não são confirmados.Ele coloca os segmentos de volta na seqüência correta no dispositivo de destino.Ele evita e controla o congestionamento.Um dos problemas que podem ocorrer durante o transporte de dados é o transbordamento de buffers nosdispositivos de recepção. Os transbordamentos podem apresentar problemas sérios que resultam na perda dedados. A camada de transporte usa um método chamado controle de fluxo para resolver esse problema.

1.4 Camadas do host (as 4 camadas superiores do modelo OSI)

1.4.3 Funções da camada de transporte

Cada uma das camadas de nível superior executa suas próprias funções. No entanto, suas funções dependemdos serviços da camada inferior. Todas as quatro camadas superiores - aplicação (camada 7), apresentação(camada 6), sessão (camada 5) e transporte (camada 4) - podem encapsular dados em segmentos fim a fim.

A camada de transporte pressupõe que ela possa usar a rede como uma nuvem para enviar pacotes de dadosda origem para o destino. Se examinar as operações que acontecem dentro da nuvem, você poderá ver queumas das funções envolve a seleção dos melhores caminhos de uma determinada rota. Você começa a ver afunção que os roteadores executam nesse processo.

Segmentação das aplicações da camada superior

Um dos motivos para o uso de um modelo de várias camadas, como, por exemplo, o modelo de referênciaOSI, é que várias aplicações podem compartilhar a mesma conexão de transporte. A funcionalidade dotransporte é realizada de segmento em segmento. Isso significa que os segmentos de dados diferentes deaplicações diferentes, enviados para o mesmo destino ou para vários destinos, são enviados com base noprincípio do primeiro a chegar, primeiro a ser atendido.

Para entender como isso funciona, imagine que você esteja enviando uma mensagem de correio eletrônico etransferindo um arquivo (FTP) para outro dispositivo em uma rede. Quando você envia sua mensagem decorreio eletrônico, antes da transmissão real acontecer, o software do seu dispositivo define o número da portado SMTP (correio eletrônico) e o número da porta do programa de origem. À medida que cada aplicaçãoenvia um segmento de fluxo de dados, ela usa o número de porta definido anteriormente. Quando odispositivo de destino recebe o fluxo de dados, ele separa e classifica os segmentos para que a camada detransporte possa passar os dados para a aplicação de destino correspondente correta.

O TCP estabelece uma conexão

Para que a transferência de dados comece, um usuário da camada de transporte deve estabelecer um sessãoorientada a conexão com seu sistema par. Depois, ambos os programas de aplicação de envio e derecebimento devem informar aos seus respectivos sistemas operacionais que uma conexão será iniciada.Conceitualmente, um dispositivo faz uma chamada para outro dispositivo que o outro dispositivo deve aceitar.Os módulos de software de protocolo nos dois sistemas operacionais se comunicam enviando mensagens pelarede para verificar se a transferência está autorizada e se ambos os lados estão prontos. Depois que asincronização tiver ocorrido, uma conexão será estabelecida e a transferência de dados começará. Durante atransferência, os dois dispositivos continuam a se comunicar com seu software de protocolo para verificar seeles estão recebendo os dados corretamente.

A figura mostra um conexão típica entre os sistemas de emissão e de recepção. O primeiro handshake solicitaa sincronização. O segundo e o terceiro handshakes confirmam o pedido inicial de sincronização esincronizam os parâmetros de conexão na direção oposta. O segmento de handshake final envia umaconfirmação ao destino e ambos os lados concordam que uma conexão foi estabelecida. Assim que a conexãotiver sido estabelecida, a transferência de dados começará.

O TCP envia dados com controle de fluxo

Enquanto a transferência de dados está em andamento, um congestionamento pode acontecer por doismotivos. O primeiro é que um computador veloz poderá gerar tráfego mais rápido do que uma rede possatransferi-lo. O segundo é que se muitos computadores enviarem datagramas simultaneamente para um únicodestino, esse destino poderá sofrer congestionamento. Quando os datagramas chegam muito rapidamente paraque sejam processados por um host ou gateway, eles são temporariamente armazenados na memória. Se otráfego continuar, o host ou o gateway finalmente têm a memória esgotada e descartam qualquer datagramaadicional que chegar.

Em vez de permitir que os dados sejam perdidos, a função de transporte pode emitir um indicador "não estápronto" para o remetente. Esse indicador age como um sinal de parada e avisa ao remetente para parar deenviar dados. Quando o destinatário puder aceitar os dados adicionais, ele enviará um indicador de transporte"pronto", que é como um aviso para ir em frente. Quando o dispositivo remetente receber esse indicador, elerecomeçará a transmissão do segmento.

O TCP obtém confiabilidade com o janelamento

A transferência confiável de dados orientada a conexão significa que os pacotes de dados chegam na mesmaordem em que eles foram enviados. Os protocolos falham se os pacotes forem perdidos, danificados,duplicados ou recebidos na ordem errada. Para garantir a confiabilidade da transferência, os dispositivosdestinatários devem confirmar a recepção de cada segmento de dados.

Se um dispositivo remetente tiver que esperar pela confirmação após enviar cada segmento, será fácilperceber que esse throughput poderá ser bastante baixo. No entanto, como há um período de tempo nãoutilizado disponível após a transmissão de cada pacote de dados e antes do processamento de qualquerconfirmação recebida, o intervalo pode ser usado para a transmissão de mais dados. O número de pacotes dedados que um remetente está autorizado a transmitir sem ter recebido uma confirmação é conhecido comojanela.

O janelamento é um acordo entre o remetente e o destinatário. É um método para controlar a quantidade deinformações que podem ser transferidas fim a fim. Alguns protocolos medem as informações em termos denúmero de pacotes; o TCP/IP mede as informações em termos de números de bytes. Os exemplos na figuramostram as estações de trabalho de um remetente e de um destinatário. Um tem o tamanho de janela de 1, e ooutro, o tamanho de janela de 3. Com o tamanho de janela de 1, um remetente deve esperar pela confirmaçãode cada pacote transmitido. Com o tamanho de janela de 3, um remetente pode transmitir três pacotes dedados antes de esperar por uma confirmação.

Técnica de confirmação do TCP

A entrega confiável garante que um fluxo de dados que seja enviado de um dispositivo será entregue atravésde um enlace de dados para outro dispositivo sem duplicação ou perda de dados. A confirmação positiva comretransmissão é um processo que garante a entrega confiável dos fluxos de dados. Ela requer que odestinatário envie uma mensagem de confirmação ao remetente sempre que ele receber os dados. O remetentemantém um registro de cada pacote de dados que ele enviou e, depois, espera pela confirmação antes deenviar o próximo pacote de dados. O remetente também inicializa um temporizador sempre que ele envia umsegmento e retransmite o segmento se o temporizador esgotar antes da confirmação chegar.

A figura mostra um remetente transmitindo os pacote de dados 1, 2 e 3. O destinatário confirma orecebimento dos pacotes solicitando o pacote 4. O remetente, após receber a confirmação, envia os pacotes 4,5 e 6. Se o pacote 5 não chegar ao destino, o destinatário confirma com um pedido para reenviar o pacote 5. Oremetente reenvia o pacote 5 e espera pela confirmação antes de transmitir o pacote 7. -

Resumo

Agora que você concluiu o Capítulo 1, deve ter conhecimento do seguinte:

As funções das camadas do modelo OSIComunicações ponto a pontoCinco etapas de encapsulamento de dadosDispositivos e tecnologias LANPadrões Ethernet e IEEE 802.3Carrier sense multiple access with collision detection (CSMA/CD)Endereçamento lógico (IP)Endereçamento MACEndereçamento TCP/IPSub-redesCamadas de aplicação, apresentação e sessãoFunções da camada de transporte