Introdução


                                                                            Redes de Computadores            ...
Arquitetura de redes                                                                                                      ...
Tipos de serviços (semântica de associação)                                                                               ...
Protocolos                                                                                                                ...
Fragmentação e encapsulamento de PDUs                                                                                     ...
Controle de erro                                                                                                          ...
Nível físico                                                                                                              ...
Nível de Sessão                                                                                                           ...
Leituras adicionais


                                                            !   Stallings, W. Data and Computer Comm...
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  1. 1. Introdução Redes de Computadores ! Comunicação de dados envolve diferentes entidades Instituto de Informática - UFRGS " Entidade=qualquer dispositivo com capacidade de enviar/receber dados " Heterogeneidade tanto em nível de software como de hardware Arquitetura de redes e ! Solução para heterogeneidade: uso de convenções (protocolo) protocolos ! Protocolo = conjunto de regras e de convenções para permitir a troca de informações entre entidades Instituto de Informática - UFRGS A. Carissimi -4-mar-08 Aula 02 Redes de Computadores 2 Princípio de funcionamento (analogia) Conceitos básicos ! Hierarquia " Atividades diferentes, com responsabilidades diferentes realizadas e organizadas em uma determinada ordem→ camadas funcionais ! Serviços " Procedimentos que uma camada funcional oferece para uma outra camada # Emissor : camada N usa serviços da camada N-1 Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS # Receptor : camada N-1 usa serviços da camada N ! Interface " Descrição dos serviços providos por uma camada A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 ! Peer (pares) " Entidades, em máquinas distintas, que correspondem a uma mesma camada de protocolo Redes de Computadores 3 Redes de Computadores 4
  2. 2. Arquitetura de redes Modelo de referência OSI (MR-OSI) ! Conjunto de camadas e de protocolos ! Open Systems Interconnection (OSI) ! Objetivo: ! Desenvolvido pela International Organization for Standardization (ISO) " Reduzir complexidade do projeto (“Dividir para vencer” Júlio Cesar) " Tarefa de comunicação é quebrada em módulos ! Três conceitos básicos: " Serviços ! Cada módulo: " Interfaces " Implementado por uma camada cuja função oferecer serviços e primitivas de Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS " Protocolo comunicação as camadas superiores. " A camada N de uma máquina se comunica com a camada N da outra, ! Organizado em sete camadas (níveis) utilizando os serviços da camada N-1. " Físico, enlace, rede, transporte, sessão, apresentação e aplicação A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 Comunicação N Camada N (Protocolo = regras) Serviços Serviços Camada N-1 Redes de Computadores 5 Redes de Computadores 6 Serviço Modelo de base de serviços ! Conjunto de primitivas e eventos disponibilizados por uma camada Usuário do serviço N Usuário do serviço N a outra (service user) (service user) ! Fornece a semântica de funcionamento camada Request Confirm Response Indication " Informa o que a camada faz e não como é feito Fornecedor do serviço N (service provider) ! Formalmente possui quatro primitivas: Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS " Emissor: request e confirmation " Receptor: indication e reponse Camada N+1 Service user Service user ! Define: Request Confirm Response Indication " Serviços confirmados: seqüência request-indication-reponse-confirm Camada N Service provider Service provider A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 Service provider " Serviços não-confirmados: seqüência request-indication Controle + dados Controle + dados Redes de Computadores 7 Redes de Computadores 8
  3. 3. Tipos de serviços (semântica de associação) Interface ! Orientados a conexão (connection oriented) ! Forma de identificar o serviço e fornecer parâmetros " Analogia ao sistema telefônico " Formalmente: SAP + Estrutura de dados ! Não orientados a conexão (connectionless) ! Service Access Point (SAP) " Analogia ao sistema postal (correio) " Situado na “fronteira” das camadas ! O que é uma conexão ? " Ponto de entrada para acessar o serviço Camada " Identificador único de um serviço N N+1 Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS " É um tipo de serviço que oferece garantia de (1) entrega dos dados; (2) ordem de recepção é igual a da emissão e; (3) não haver duplicação ! Estrutura de dados " Passagem de parâmetros entre camadas Camada N-SAP N A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 Redes de Computadores 9 Redes de Computadores 10 Estrutura de dados de serviços Esquema de estrutura de dados ! Service Data Unit (SDU) N - PCI N-SDU ! Protocol Control Information (PCI) Camada N-ICI N-PDU ! Protocol Data Unit (PDU) N N-IDU ! Interface Data Unit (IDU) ! Interface Control Information (ICI) SAP Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS N-IDU N-ICI (N-1) - PCI (N-1) -SDU (N-1)-ICI (N-1) - PDU A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 (N-1)-IDU Redes de Computadores 11 Redes de Computadores 12
  4. 4. Protocolos Funções genéricas de um protocolo ! Elementos chaves: sintaxe, semântica e temporização ! Encapsulamento ! Sintaxe: ! Segmentação (fragmentação) e remontagem " Estrutura ou formato dos dados e a ordem com que são apresentados ! Controle de conexão # e.g.: endereço de destino + endereço fonte + mensagem ! Controle de fluxo ! Semântica ! Controle de erro Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS " Como deve ser interpretado um determinado conjunto de bits e qual a ação a ser executada ! Endereçamento ! Temporização ! Multiplexação " Determinação de quando que os dados podem ser enviados e quão rápido A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 isso pode ser feito Redes de Computadores 13 Redes de Computadores 14 Encapsulamento Fragmentação (segmentação) e remontagem ! Inserção de informações de controle de uma camada N junto aos ! PDU possuem um tamanho máximo pré-definido dados " Restrições de tecnologia (e.g. quadros IEEE 802.3 possuem 1500 bytes) " Exemplo: endereços, códigos para detecção de erro, bits de controle etc " Fornecer acesso equitável a rede " Executar um controle de erro mais eficiente N-PDU = N-PCI + N-SDU " Facilitar dimensionamento e gerenciamento de buffers ! O que fazer quando N-PDU > (N-1)-PDU? Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS (N-1)-PDU = (N-1)-PCI + (N-1)-SDU " Solução: quebrá-la em várias (fragmentação) ! Fragmentação deve ser transparente à camada N " Remontagem antes de entregá-la a camada N no destino A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 Redes de Computadores 15 Redes de Computadores 16
  5. 5. Fragmentação e encapsulamento de PDUs Fragmentação e encapsulamento de PDUs N-IDU SAP N-IDU Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS (N-1) - PCI (N-1) -SDU (N-1) - PCI (N-1) -SDU (N-1)-ICI (N-1) - PDU (N-1)-ICI (N-1) - PDU A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 (N-1)-IDU (N-1)-IDU Redes de Computadores 17 Redes de Computadores 18 Endereçamento Controle de fluxo ! Identificação de entidades, serviços e abstrações empregadas na ! Mecanismo empregado para o receptor limitar a quantidade de comunicação informação enviada por um transmissor ! Escopo: local versus global ! O objetivo é evitar que o transmissor sature o receptor de dados ! Modos de endereçamento: fazendo com que ele perca dados " Unicast: uma única entidade ! Exemplos: stop-and-wait, go back-N, créditos etc Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS " Multicast: um sub-conjunto das entidades " Broadcast: todas entidades A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 Redes de Computadores 19 Redes de Computadores 20
  6. 6. Controle de erro Controle de conexão ! Forma de evitar perdas ou alterações por erros de transmissão ! Conexão é um serviço que visa: ! Baseado em dois mecanismos: " Garantia de entrega de PDUs (sem perdas) " Detecção do erro seguida de sua correção " Ordenamento (PDUs são entregues na mesma ordem que foram emitadas) " Detecção do erro seguido por um pedido de retransmissão (ou retransmissão " Sem duplicação de PDUs por time-out) ! Implementando com controles negociados em três etapas: " Estabelecimento da conexão: negociação dos parâmetros de controle Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS " Transferência de dados: troca de dados garantindo a entrega, não duplicação e ordenamento " Encerramento A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 Redes de Computadores 21 Redes de Computadores 22 Mais sobre o modelo de referência OSI (MR-OSI) As camadas OSI ! Padrão para organização de arquitetura de protocolos que chegou ! Aplicação 7 Aplicação muito tarde!! ! Apresentação 6 Apresentação ! Atraso gerou outras soluções (sistemas abertos) ! Sessão " Netware (Novell), Appletalk (apple), DECNET (DEC), etc Sessão ! Transporte 5 " TCP/IP se tornou um padrão de facto ! Rede Transporte 4 Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS ! Enlace Rede ! Físico 3 Enlace 2 A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 Físico 1 Redes de Computadores 23 Redes de Computadores 24
  7. 7. Nível físico Nível de Enlace ! Responsável pela transmissão da informação sobre o 7 Aplicação ! Transformar o canal de comunicação em uma linha 7 Aplicação meio físico livre de erros de transmissão ! São definidos: 6 Apresentação ! Funções específicas são: 6 Apresentação " Características físicas das interfaces e dos meios (ex. " Enquadramento: agrupamento de um conjunto de conectores, pinagem, semântica de sinais de controle etc) Sessão bits em uma unidade gerenciável (quadros) para Sessão 5 5 " Representação dos dados: codificação dos dados em transmissão e/ou recepção. sinais elétricos ou ópticos 4 Transporte " Endereçamento físico: define o transmissor e/ou o 4 Transporte Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS " Taxa de transmissão (9600bps, 10Mbps, etc) receptor de um quadro específico Rede " Controle de fluxo: cadencia o volume de dados Rede " Tipo de Transmissão (Banda base, larga) 3 3 " Sincronização de bits (delimitação do que é um bit) enviados do transmissor ao receptor Enlace " Controle de erro: mecanismos de detecção de erros, Enlace ! Exemplo: 2 2 A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 de perdas e retransmissão de dados " RS-232, X-21, RS-485 , Ethernet Físico " Disciplina acesso ao meio físico em redes de Físico 1 difusão (broadcast) 1 Redes de Computadores 25 Redes de Computadores 26 Nível de Rede Nível de Transporte ! Realiza a entrega de dados ao seu destino 7 Aplicação ! Camada fim-a-fim 7 Aplicação ! Duas funções essenciais: " Comunicação entre entidades de um mesmo nível nos Apresentação sistemas finais Apresentação " Definição de uma rede lógica: cria uma independência 6 6 em relação as tecnologias empregas para transmissão ! Funções específicas incluem: e interconexão entre sistemas Sessão Sessão 5 " Aceitar dados da camada superior e repassar a camada 5 " Roteamento: determina como os pacotes acham o de rede, segmentado-a, se necessário. caminho até seu destino Transporte " Tipo de serviço: confiável ou não Transporte 4 4 Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS # Trata dos problemas de congestionamento e de # Confiabilidade=informação chegar no destino sem conversão de endereços entre sub-redes diferentes Rede erros, perdas, duplicação e na ordem da emissão Rede 3 3 ! Exemplos: ! Exemplos: " IP, ISSO-8473, X25 Enlace Enlace 2 " TCP, UDP, SPX, ISO8072 2 A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 Físico Físico 1 1 Redes de Computadores 27 Redes de Computadores 28
  8. 8. Nível de Sessão Nível de Apresentação ! Camada controladora de diálogo entre processos dos 7 Aplicação ! Oferece uma independência as aplicações quanto a 7 Aplicação sistemas finais representação interna de dados ! Estabelece, mantém e sincroniza a interação entre 6 Apresentação ! Tratamento da sintaxe e da semântica dos dados 6 Apresentação sistemas de computação trocados entres dois sistemas Sessão Sessão ! Funções específicas incluem: 5 ! Tarefas específicas: 5 " Controle de diálogo: permite que dois sistemas finais " Conversão de formatos de dados (ASCII, Unicode, big ou Transporte Transporte iniciem uma comunicação em modo half ou full-duplex 4 little endian) em uma seqüência de bits em um formato 4 Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS " Adiciona pontos de verificação e sincronização para universal (e.g. eXternal Data Representation - XDR) Rede Rede retomar procedimentos 3 " Compressão de dados: objetivo de reduzir a qtde. de bits a 3 # e.g: facilidades para recuperação de falhas como o serem transmitidos Enlace Enlace que é feito no programa aplicativo wget para tratar 2 " Criptografia: oferecer segurança aos dados transmitidos 2 A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 ftp interrompido Físico Físico 1 1 Redes de Computadores 29 Redes de Computadores 30 Nível de Aplicação MR-OSI versus TCP/IP ! Permitir a usuários finais (processos ou pessoas) 7 Aplicação OSI TCP/IP acessar a rede Os serviços de aplicação ao usuário, como por exemplo: Apresentação 7 Aplicação 7 Aplicação ! 6 " Termina virtual para acesso remoto (telnet, ssh, rlogin, ...) Aplicação 6 Apresentação 6 Sessão " Correio eletrônico (smtp, pop, imap, ...) 5 " Web (http) Sessão Transporte 5 5 Transferência de arquivos (scp, ftp, rcp, ...) 4 Instituto de Informática - UFRGS Instituto de Informática - UFRGS " " Compartilhamento de arquivos e recursos (ex: smb, cifs) Transporte TCP/UDP Rede 4 4 " etc... 3 Rede IP Enlace 3 3 2 A. Carissimi -4-mar-08 A. Carissimi -4-mar-08 Enlace Acesso Físico 2 2 Interface 1 de rede Físico Físico 1 1 Redes de Computadores 31 Redes de Computadores 32
  9. 9. Leituras adicionais ! Stallings, W. Data and Computer Communications (6th edition), Prentice Hall 1999 " Capítulo 2 ! Tanenbaum, A. Redes de Computadores (4a edição), Campus 2003 " Capítulo 1 Instituto de Informática - UFRGS A. Carissimi -4-mar-08 Redes de Computadores 33
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