Fundamentos de Rede

• Aula 2 - Modelo OSI

Protocolo e Arquitetura de Protocolos

• Problema– Permitir a comunicação entre entidades de diferentes

sistemas

• Solução– Criar convenções de quando e como se comunicar (“falar

em um mesmo idioma”) = protocolo de comunicação

• Conceito de Protocolo– Conjunto de regras e convenções definidas para permitir a

troca de informações entre duas entidades

Arquitetura de Redes

• Objetivo– reduzir complexidade do projeto (“dividir para conquistar”)– tarefa da comunicação é quebrada em camadas

• Cada camada– Função é oferecer serviços (primitivas) de comunicação às

camadas superiores.– a camada n de um máquina se comunica com a camada n

da outra utilizando os serviços da camada n-1.– Cada camada pode possui um ou mais protocolos de

comunicação

Conceitos Básicos

• Interface– Define quais serviços são disponíveis entre duas camadas

adjacentes

• Peer– Entidades, em máquinas distintas, que correspondem a

uma mesma camada de protocolo

• Pilha de protocolos– Conjunto de protocolos utilizados pelas diferentes camadas

de um sistema • TCP/IP, Appletalk, NETBIOS, etc..

• Arquitetura de Redes– Conjunto de camadas e protocolos

Camadas, protocolos e interfaces

Fragmentação e PDU

• Uma camada pode não ter capacidade para receber/processar toda a mensagem– necessidade de quebrar a mensagem - fragmentação

• Informações de controle são adicionadas em cada fragmento (header)– Destino

– Número da seqüência– Código para detecção de erros

• A unidade de tratamento de dados de uma camada é denominada de protocol data unit (PDU)

Exemplo:

Interfaces e serviços

Serviços orientados ou não-orientados à conexão

• As camadas podem oferecer dois tipos de serviços para as camadas superiores:– Serviços orientados à conexão (connection oriented)

• ex: ligação telefônica, conexão ponto-a-ponto

– Serviços não-orientados à conexão (connectionless oriented)

• ex: broadcast, resolução de DNS, dhcp

• Orientado à conexão:– estabelecimento da conexão– uso da conexão– liberação da conexão (e dos recursos)

Modelo de Referência OSI

• Necessidade de padronização dos protocolos das diversas camadas para aumento da interoperabilidade

• Open Systems Interconection (OSI) – ISO 7498

– interconexão de sistemas abertos (sistemas que são abertos para se comunicarem com outros sistemas)

• Proposto pela International Organization for Standardization (ISO)

• Organizado em sete camadas (layers)

• Modelo muito utilizado no estudo das redes em virtude de sua estrutura didática.

• Atenção: A maioria das redes não segue fielmente o modelo OSI. Deve-se utilizá-lo com atenção.

Teleprocessamento

Modelo de Referência OSI

• Premissas

– Uma camada deve ser criada onde um diferente nível de abstração seja necessário

– Cada camada deve realizar um função específica

– A função de cada camada deve ser escolhida tendo em vista a definição de protocolos padronizados e interoperáveis

– Os limites entre as camadas devem ser escolhidos de modo a minimizar o tráfego entre as interfaces

– O número de camadas deve ser grande o suficiente para que funções distintas não precisem ser agrupadas na mesma camada e pequeno o suficiente para que a arquitetura não torne-se monolítica e inflexível.

Modelo de Referência OSI

Transmissão de dados no modelo OSI

Modelo OSI x Modelo TCP/IP

Nível físico

• Trata da transmissão pura de bits em um canal de comunicação (ótico, elétrico, ondas)

• Questões– Quantos volts representam o binário 1?– Quanto dura um bit? – Qual o sentido da transmissão– Quantos pinos um conector deve ter?– Qual a função de cada conector?

• Em suma: questões elétricas, mecânicas e procedurais

• Ex: – RS-232, X.21, RS-485, G.703, G.704

Enlace

Rede

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação7

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4

3

2

1 Físico

Nível de enlace

• Transforma o canal de transmissão em um meio livre de erros para a camada de rede

• Framing (fragmentação)– quebra a informação em “pedaços” que possuem bits

de controle

• Controle de fluxo– Como evitar que um emissor rápido sobrecarregue um

receptor lento?

• Controle de erros– Quais as técnicas utilizadas para garantir a recepção

correta de cada quadro (=frame)

• Controle de acesso ao meio físico– Como organizar o acesso de vários equipamentos ao– meio físico? (broacast?, token?)

• Ex:– Frame Relay, ATM, Ethernet, PPP, HDLC

Rede

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação7

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1 Físico

Enlace

Nível de rede

• Cria uma camada abstrata para a interconexão de várias redes e a oferece para o nível de transporte

• Como os pacotes são encaminhados (roteados) da origem para o destino?– roteamento estático/dinâmico

• Endereçamento das sub-redes– Ex: IP

• Controle de congestionamento

• Ex:– IP, IPX, X.25

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação7

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5

4

3

2

1 Físico

Enlace

Rede

Nível de transporte

• Aceita os dados da camada de sessão, quebra-os em unidades menores, envia-os para a camada de rede e garante que o envio seja correto

• Garantias– pacotes em seqüência– pacotes não duplicados– pacotes sem erros

• Emula uma conexão “byte stream” fim-a-fim

• Controle de fluxo

• Multiplexação de várias sessões

• Ex:– TCP, UDP, SPX

Sessão

Apresentação

Aplicação7

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3

2

1 Físico

Enlace

Rede

Transporte

Nível de sessão

• Permite o estabelecimento de várias sessões dentro de uma mesma conexão lógica na camada de transporte– Ex: sessão de telnet

• Gerenciamento da sessão– sincronismo– direção da transmissão

– checkpoints

• Ex: – ftp interrompido

Apresentação

Aplicação7

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3

2

1 Físico

Enlace

Rede

Transporte

Sessão

Nível de apresentação

• Oferece uma independência às aplicações quanto a representação interna dos dados

• Tratamento da sintaxe e da semântica dos dados transmitidos:– Conversão de formatos de dados (big endian,

little endian, ASCII, ASN.1, Unicode)– Mecanismos de compactação de dados– Criptografia

Aplicação7

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5

4

3

2

1 Físico

Enlace

Rede

Transporte

Sessão

Apresentação

Nível de aplicação

• Oferece serviços de aplicação aos usuários• Camada “visível” e que oferece serviços úteis

aos usuários

• Exemplo:– transferência de arquivos

– correio eletrônico– WWW– news– compartilhamento de arquivos e recursos– etc...

7

6

5

4

3

2

1 Físico

Enlace

Rede

Transporte

Sessão

Apresentação

Aplicação

Exercícios

1) Quais camadas OSI manipulam cada uma das seguintes funções?

- quebrar a stream de bits (fluxo) em quadros

- determinar qual a rota que um pacote deve seguir

2) O que significa protocolo? Dê um exemplo.

3) Escreva duas razões para a utilização de arquiteturas de protocolos divididas em camadas.

4) Qual a camada relacionada a padrões de sinais elétricos ou óticos?