Technologie Internet : Protocoles d `applications (1)

Redes I: Arquitectura e Normas
Prof. Dr. Amine BERQIA
[email protected]
http://w3.ualg.pt/~bamine/
Sumário
 A Necessidade de NORMAS
 ORGANIZAÇÔES DE NORMAS
 O MODELO DE REFERÊNCIA OSI
 Um MODELO DE REDE em Camadas
 As Sete Camadas do MODELO DE REFERÊNCIA OSI
 Conceitos
 Vantagens e Desvantagens do “layering”
 O MODELO DE REFERÊNCIA TCP/IP
 Modelo Híbrido : Tanenbaum 5 Layer Model
A NECESSIDADE DE
STANDARDS

Nas ultimas décadas muitas das redes foram
construídas com hardware e implementações de software
diferentes, como resultado estas eram incompatíveis e
tornou-se difícil que redes que usavam especificações
diferentes comunicassem entre si;
 Vendedores
diferentes, países diferentes precisam
comunicar

Havia necessidade de criar um MODELO de REDE
que ajudaria os vendedores a criar implementações de
rede interoperacionais.
ORGANIZAÇÕES DE
NORMAS(1)

Internacional:
 ISO Internatinal Organisation for STANDARDISATION

ISOC Internet Society

ITU International Telecommunications Union

Nacional:
 ANSI American National Standards Institute

BSI Britsh Standards Institute

NP Norma Portuguesa
ORGANIZAÇÕES DE
NORMAS(2)

Institute of Electrical and Electronic Engineers:
 IEEE é a maior sociedade profissional do mundo
 também é um sócio de ANSI
 um grupo de normalização que desenvolve normas para
a computação
 os normas do IEEE para redes locais foram
subsequentemente usados pela ISO como a base para
suas normas em LANs
ISO - ORGANISATION FOR
STANDARDISATION

International Organisation for Standardisation (ISO) é
um organização de normas Internacional responsável por
uma gama extensiva de normas, incluindo muitas que são
pertinentes ás redes,;


Consiste em organizações de normas ;
Em 1984 para ajudar a interconexão de redes sem
necessariamente ter que redesenhar, o modelo Open
Systems Interconnection (OSI) era aprovado como uma
norma internacional para arquitectura de comunicações .
O MODELO DE REFERÊNCIA
OSI (1)

Interligar Computadores pode ser difícil (porque?)
os computadores podem ser produzidos por fabricantes
diferentes
 representações de dados diferentes
 níveis de voltagem diferentes para codificar 1 e 0
 A idéia
central é que qualquer computador no mundo
deveria poder conectar com qualquer outro

Deveria haver um sistema aberto.
O MODELO DE REFERÊNCIA
OSI (2)


O primeiro passo ao longo desta meta era
 o conceito de um modelo abstrato para comunicação
entre computadores pela International Standards
Organization
Nome completo é o International Standards
Organization Open Systems Interconnection 7 Layer
Reference Model
 fornece um enquadramento para o desenvolvimento
de normas de protocolo de Sistemas abertos
O MODELO DE REFERÊNCIA
OSI (3)

O modelo foi desenvolvido pela International Organisation for
Standardisation (ISO) em 1984. É considerado o modelo
Arquitectónico primário para comunicações intercomputadores.
 O modelo de OSI descreve como a informação ou os dados
passam dos programas de aplicação (como folhas de calculo)
por um meio duma rede (como cabo) para outro programa de
aplicação localizado noutra rede .
 O modelo de referência OSI divide o problema de passar
informação entre computadores por um meio de rede em SETE
problemas menores e mais manejáveis.
 Esta separação em funções mais manejáveis menores é
conhecida como “layering” ( distribuição por camadas).
UM MODELO DE REDE EM
CAMADAS (1)

O Modelo de Referência OSI está composto por sete camadas, cada uma
especifica funções de rede particulares.

Cada camada fornece um serviço à camada acima na especificação de
protocolo.

Cada camada comunica com o software ou hardware da mesma camada de
outros computadores.
 As
4 camadas mais baixas (transporte, rede, ligação de dados e meio físico camadas 4, 3, 2, e 1) são responsáveis pelo fluxo de dados de uma ponta á
outra da rede.
 As
quatro camadas superiores do modelo OSI (aplicação, apresentação e
sessão - camadas 7, 6 e 5) estão orientadas mais para serviços para as
aplicações.

OS dados são Encapsulados com a necessária informação de protocolo á
medida que descem as camadas antes de transitarem em rede.
AS SETE CAMADAS DO
MODELO DE REFERÊNCIA OSI
CAMADA 7: APLICAÇÃO





A camada de aplicação é a camada OSI que está mais
perto do utilizador.
Fornece serviços de rede às aplicações do utilizador.
Difere das outras camadas porque não fornece serviços a
qualquer outra camada OSI, mas sim a aplicações
exteriores ao modelo OSI.
Exemplos de tais aplicações são folhas de cálculo,
programas de processamento de texto, e programas
terminais da banca.
A camada de aplicação estabelece a disponibilidade dos
participantes duma comunicação, sincroniza e estabelece
procedimentos para recuperação de erro e controle de
integridade de dados.
CAMADA 6: APRESENTAÇÃO




A camada de apresentação assegura que a informação
que a camada de aplicação de um sistema envia é
legível pela camada de aplicação de outro sistema.
Se necessário, a camada de apresentação traduz
formatos de dados múltiplos usando um formato
comum.
Fornece criptografia e compressão de dados.
Exemplos: - JPEG, MPEG, ASCII, EBCDIC, HTML,.
CAMADA 5: SESSÃO





A camada de sessão define como iniciar, controlar e
terminar conversações entre aplicações.
Isto inclui o controlo e a administração de mensagens
bidireccionais múltiplas usando controle de diálogo.
Também sincroniza o diálogo entre as camadas de
apresentação de dois sistemas e administra a troca de
dados entre eles.
A camada de sessão oferece mecanismos para uma
transferência de dados eficiente.
Exemplos: - SQL, ASP(AppleTalk Session Protocol).
CAMADA 4: TRANSPORTE


A camada de transporte controla o fluxo de informação para
assegurar conectividade de fim-a-fim com precisão e segurança
entre aplicações.
A camada de transporte segmenta os dados do sistema que envia
e recompõe os dados num fluxo de dados no sistema receptor.

A fronteira entre a camada de transporte e a camada de sessão é
análoga à fronteira entre os protocolos de aplicação e os
protocolos de fluxo de dados. Considerando que as camadas de
aplicação, apresentação, e de sessão estão relacionadas a assuntos
de aplicação, as quatro camadas mais baixas estão relacionadas
com assuntos de transporte de dados.

OS Protocolos da camadas 4 incluem o TCP (Transmission
Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol).
CAMADA 3: REDE






Define a entrega de pacotes de fim-a-fim.
Define o endereçamento lógico de forma que
qualquer endpoint pode ser identificado.
Define como o encaminhamento (routing) funciona
e como rotas são criadas de forma que os pacotes
possam ser entregues.
A camada de rede também define como fragmentar
um pacote em pacotes menores para poder
acomodar meios físicos diferentes.
Routers operam na Camada 3.
Exemplos: - IP, IPX, AppleTalk.
CAMADA 2: LIGAÇÃO DE
DADOS

A camada de ligação de dados fornece acesso aos meios de acesso á
rede e a transmissão física através destes meios, isto permite os
dados localizarem o seu destino numa rede.

A camada de ligação de dados fornece um meio de transporte seguro
dos dados por uma ligação física usando os endereços “Media Access
Control” (MAC).

A camada de ligação de dados utiliza o MAC para definir um
endereço de hardware ou de ligação de dados para que múltiplas
estações possam compartilhar o mesmo meio e mesmo assim
conseguirem identificar uma à outra.

Preocupa-se com a topologia de rede, o acesso à rede, a notificação
de erro, a entrega ordenada de quadros (frames), e o controle de
fluxo.

Exemplos: - Ethernet, Frame Relay, FDDI.
CAMADA 1: FÍSICA

É a camada mais baixa no modelo de referência

A camada física lida com as características
físicas do meio de transmissão

Esta camada contém especificações dos
componentes físicos da rede

Especificações para cabelagem, métodos de
inter-conexão e propriedades eléctricas

Ex: RS232C, X.25, Ethernet
Conceitos (1)

As funções de comunicações são divididas num conjunto
vertical de camadas: a composição das camada fornece a
funcionalidade total requerida fazendo comunicar aplicações
em computadores remotos;
 A cada camada é lhe atribuida um conjunto específico de
funções;
 Cada camada foi projetada para executar as suas tarefas de
um tal modo que minimiza o fluxo de informação entre
fronteiras
 Assim a funcionalidade não é distribuída uniformemente
 resultando em algumas camadas serem mais complexas
que outras;
 A camada de rede está particularmente cheia, enquanto a
camada de sessão está quase vazia.
Conceitos (2)
Cada camada fornece serviços à
camada acima dela

definido em termos de
primitivas (funções básicas) e
dados associados

Cada camada depende camada
abaixo dela

nenhuma camada pode
interagir com uma camada que
não lhe seja vizinha

Vantagens do “layering”
(Distribuição Por Camadas)
 “Divide and conquer” – Dividir e Conquistar
 Interfaces standard entre camadas permitem
desenvolvimentos internos dentro das camadas
 Fácil permitir camadas de substituição para opções
diferentes (orientado à conexão vs. datagram)
 Esconder Dados/código
 Podem ser substituídas camadas com camadas mais
simples
Desvantagens do “layering”
(Distribuição Por Camadas)

Normas não definem como os dados serão
passados entre camadas
 Camada N tem de simultaneamente:
 recolher dados da camada N+1 e camada N-1
 Fornecer dados para á camada N+1 e camada
N-1
 Camada N-1 pode estar a fazer exactamente o
mesmo:
 consequentemente a troca de dados é muito
complexa!
Alternativas do modelo de ISO
 Alternativamente, é possível agrupar as três
camadas mais baixas
 como dependentes da rede
 Para se agrupar as três camadas superiores, como
envolvidas na troca de dados entre utilizadores finais
 Esta aproximação é semelhante à arquitectura
do conjunto de protocolos TCP/IP que é utilizada
numa das maiores redes, a ARPANET,
O Modelo de Referência TCP/IP
O modelo de referência TCP/IP
Nível de Acesso à Rede

Grande omissão
 Não especificado, não abordado em literatura
de pesquisa
Nível de Aplicação

Não há camadas de session/apresentação --não
existe necessidade
 Protocolos de alto-nível:
 original: telnet, ftp, smtp, dns
 recentes: http, nntp
Nível de Transporte


Semelhante à Camada de
Transporte OSI
 "conversação“
fim-a-fim
Dois protocolos
 TCP: seguro, stream,
controle de fluxo,
conexão,
 UDP: não seguro, não
há controle de fluxo,
sem conexão,
Protocolos e redes no modelo TCP/IP
Nível de Rede

Comutação de Pacotes
 Sem conexão
 Pacotes podem :
 viajar por rotas diferentes
 perdidos
 fora de ordem
 Chamado IP (Internet Protocol)
Differenças: OSI e TCP/IP


Modelo OSI antes dos protocolos
 implementações violadas(ex - broadcast)
Protocolos TCP/IP antes do modelo
 modelo não se ajusta a outros protocolos
 não é útil para redes não TCP/IP

OSI transport
 Orientado só

à conexão
TCP/IP transport
 conexão + sem conexão
Modelo Hibrido
Tanenbaum 5 Layer Model
Tanenbaum (Computer Networks, p44 Edition 3)
Modelo Híbrido
Tanenbaum 5 Layer Model (2)





ISO OSI 7 Modelo de Referência 7 Camadas (menos
sessão e apresentação) é excepcionalmente útil para
discutir redes
Protocolos compatíveis com ISO OSI não são populares
na indústria
TCP/IP extremamente popular na indústria
TCP/IP modelo praticamente não existente
Assim o “cinco camadas” é um híbrido dos dois