Modelo de Camadas Universidade Católica de Pelotas

Curso de Engenharia da Computação

Disciplina: Redes de Computadores I

Sumário

• Visão Geral de uma Rede de Computadores • Protocolos • Modelo de Camadas

▫ Porque utilizar ▫ Tipos de Modelos de Referência

• Modelo de Referência ISO/OSI ▫ Histórico

▫ Principais características ▫ Camadas

▫ Protocolos do Modelo OSI ▫ Principais considerações

• Modelo de Referência TCP/IP ▫ Histórico

▫ Principais Características ▫ Camadas

▫ Visão Geral das Camadas ▫ Conceito de Portas

▫ Comparação entre os Modelos

• Modelo de Cinco Camadas ▫ Principais características ▫ Camadas

▫ Protocolos do Modelo Cinco Camadas

2

Visão Geral de uma Redes de Computadores

3

Protocolos (1/2)

• Conjunto de regras e convenções sobre a forma que se dará a comunicação entre entidades de sistemas diferentes;

• Em uma rede de computadores, toda comunicação é governada por protocolos;

• Definem formato, ordem de mensagens enviadas e recebidas entre entidades de rede e ações tomadas ao enviar ou receber uma mensagem.

4

Protocolos (2/2)

• Redes são complexas ?! ... ??? ▫ Dispositivos ▫ Protocolos ▫ Hosts ▫ Roteadores ▫ Enlaces ▫ Aplicações ▫ Hardware ▫ Software ▫ e muito mais...

5

Pergunta: Como organizar isso tudo???

Protocolos (2/2)

• Redes são complexas ?! ... ??? ▫ Dispositivos ▫ Protocolos ▫ Hosts ▫ Roteadores ▫ Enlaces ▫ Aplicações ▫ Hardware ▫ Software ▫ e muito mais...

6

Pergunta: Como organizar isso tudo???

Resposta: Dividir em Camadas

Modelo de Camadas

Por que usar camadas? • Estrutura explícita permite identificação de relações entre

componentes; • Modularização, facilita implementação e atualização do sistema;

Exemplo: Uma janela de um apartamento está vinculada ao seu respectivo andar de

um prédio de residências.

Tipos de Modelos de Referência:

▫ ISO/OSI ▫ TCP/IP ▫ Cinco camadas (híbrido)

7

Modelo ISO/OSI

Modelo ISO/OSI (1/11) Histórico

• Em 1984 a ISO (Organização Internacional de Padronização), criou o modelo de referência aberto OSI (Open Systems Interconnection)

• Para resolver o crescimento de protocolos proprietários de rede incompatíveis;

• Facilitar o processo de padronização e obter interconectividade entre máquinas de diferentes fabricantes;

• Modelo serve de base para qualquer tipo de rede, seja de curta, média ou longa distância.

9

Modelo ISO/OSI (2/11) Principais características

• Dividido em sete camadas: ▫ As três camadas mais baixas cuidam dos aspectos

relacionados à transmissão propriamente dita; ▫ A camada de transporte lida com a comunicação

fim a fim; ▫ As três camadas superiores se preocupam com os

aspectos relacionados à aplicação, já a nível de usuários;

• A comunicação entre sistemas ocorre a nível de

camadas.

10

Modelo ISO/OSI (3/11) Camada Física

• É a única camada que possui acesso físico ao meio de transmissão de rede (cobre, fibra ótica ou ondas de rádio);

• Trata das características dos padrões mecânicos, elétricos, funcionais e procedimentos para conexão física;

• Responsável por enviar os bits de um computador para o outro por fio ou por outro tipo de conexão;

• NÃO é função desta camada em tratar erros de transmissão.

11

Modelo ISO/OSI (4/11) Camada de Enlace de Dados

• Torna o meio físico livre de erros;

• Detecção e correção de erros;

• Quadros com informação + bits de verificação;

• Subcamadas

▫ MAC - Controla o acesso ao meio físico

▫ LLC - Controla o enclace lógico

12

Modelo ISO/OSI (5/11) Camada de Rede

• Roteia as informações de origem ao destino, ou seja, responsável pelo endereçamento dos pacotes, convertendo endereços lógicos (IP) em endereços físicos (MAC) , de forma que os pacotes consigam chegar corretamente ao destino;

• Essa camada também determina a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino.

13

Modelo ISO/OSI (6/11) Camada de Transporte

• Divide as mensagens em pacotes;

• É a primeira camada de comunicação fim a fim, ou seja, o programa na máquina de origem conversa com a máquina de destino;

Comunicação fim a fim

• Deve garantir uma comunicação fim a fim confiável.

14

Rede de Interconexão

A

B

Modelo ISO/OSI (7/11) Camada de Sessão

• Esta camada estabelece, gerencia e termina sessões entre dois hosts;

• Exemplo: faz com que dois programas em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação para posterior troca de informação.

15

Modelo ISO/OSI (8/11) Camada de Apresentação

Realiza transformações adequadas nos dados:

▫ Tradução dos dados entre a camada de Aplicação e as demais camadas;

▫ Compressão de textos;

▫ Criptografia;

▫ Conversão de padrões.

16

Modelo ISO/OSI (9/11) Camada da Aplicação

• É a camada que lida com as solicitações

dos aplicativos que requerem comunicações de rede como: ▫ Acesso a um banco de dados; ▫ Envio de um correio eletrônico; ▫ Transferência de arquivos;

• Esta camada oferece acesso direto aos

aplicativos que estão sendo executados em computadores ligados em rede.

17

Modelo ISO/OSI (10/11) Protocolos do Modelo OSI

18

Modelo ISO/OSI (11/11) Principais Considerações

• O Modelo OSI não obteve êxito comercial;

• Modelo OSI muito complexo

▫ Primeiras versões demoraram a ser lançadas e não tinham bom desempenho (eram lentas);

▫ Nem sempre precisamos usar todas as camadas(sete) em um software.

Exemplo:

FTP - não usa criptografia,

Email - não usa a noção de sessão;

• Quanto o padrão OSI foi lançado, o TCP/IP já estava sendo amplamente utilizado nas universidades. Muitos fabricantes já ofereciam produtos TCP/IP.

• Modelo TCP/IP mais simples e eficiente e cresceu mais rapidamente. Além disso estava associado ao SO UNIX (muito empregado no ambiente acadêmico).

19

• Folha de Exercícios

20

Modelo ISO/OSI Atividade

Modelo TCP/IP

22

Modelo TCP/IP (1/10) Histórico

Na década de 60, a Advanced Research Projects Agency foi fundada com recursos sob os auspícios do U.S. Department of Defense;

Computadores naquela época eram poucos e caros;

Em 1968, o Defense Department fundou uma rede de interconexão para compartilhar esses preciosos recursos;

A rede, DARPANet, designada por Bolt, Beranek, e Newman,

tinha suficiente redundância para resistir à perda da maior parte da rede;

DARPANet, mais tarde mudada para domínio público, eventualmente desenvolveu-se para tornar-se a Internet de nossos dias.

• Com a adoção maciça do TCP/IP no governo americano, universidades e centros de pesquisas, ele se tornou um padrão mundial de fato na interconexão de computadores;

• Sendo um padrão aberto aceita sugestões de melhoria da

comunidade internacional; • A Internet se fundamenta no modelo de referência de

protocolo TCP/IP.

23

Modelo TCP/IP (2/10) Histórico

• Padrão aberto;

• TCP/IP foi o protocolo adotado na Internet;

• Possui quatro camadas.

24

Modelo TCP/IP (3/10) Principais características

• Conecta o host à rede. Presume que qualquer tecnologia de acesso pode ser utilizada, com ou sem fio, local ou não, etc.

• Protocolos:

▫ Utilizados no driver do dispositivo no SO, placa de rede:

SLIP

PPP

25

Modelo TCP/IP (4/10) Camada de Acesso à rede

• Encaminhamento de pacotes pela rede de interconexão, independente da localização dos hosts.

▫ Endereçamento dos hosts

▫ Roteamento

▫ Controlar congestionamento

• Protocolos:

▫ IP

▫ ICMP – ping do dos

26

Modelo TCP/IP (5/10) Camada de Internet

• Comunicação entre o host origem e o host destino (fim a fim)

• Protocolos: ▫ TCP - Transmition Control Protocol

Garante a entrega dos pacotes Mantém a sequência de envio em caso de

falha de comunicação Detecta e corrige erros de transmissão

▫ UDP - User Datagram Protocol Não garante a entrega de pacotes Não tem detecção e correção de erros de

transmissão Muito usado em transmissão de voz e

vídeo.

27

Modelo TCP/IP (6/10) Camada de Transporte

• Serviços específicos para os usuários e aplicações ▫ Representação, codificação e controle de

diálogo.

• Protocolos:

▫ Telnet – Serviço de Terminal alfanumérico

▫ FTP – Transferência de arquivos ▫ SMTP – correio eletrônico ▫ DNS ▫ HTTP

28

Modelo TCP/IP (7/10) Camada da Aplicação

29

Modelo TCP/IP (8/10) Visão geral das Camadas

• Cada nível da arquitetura existe um campo no protocolo da camada que indica para que os dados encapsulados devem ser entregues;

• Para distinguir dentre as várias aplicações, o nível de transporte associa um identificador a cada processo de aplicação;

• Esse identificador é chamado de “Porta”;

• Número de portas de origem e destino são incluídos no cabeçalho do TCP e do UDP.

30

Modelo TCP/IP (9/10) O Conceito de Portas

31

Existem algumas diferenças de nomenclatura das Camadas no Modelo TCP/IP mas, independente de tais diferenças o princípio e as funções das Camadas são as mesmas obedecendo ao esquema mostrado abaixo.

Modelo TCP/IP (10/10) Comparação entre os Modelos

Modelo de Cinco camadas

Modelo de Cinco Camadas Principais características

33

Camada de Aplicação5

Camada de Transporte4

Camada de Rede3

Camada de Enlace2

Camada Física1

Canal de comunicação

Usuário

Modelo de Cinco Camadas Camadas

34

Modelo de Cinco Camadas Protocolos do Modelo

35

Camada Descrição Protocolo

Aplicação Suporta aplicações de rede FTP, SMTP, HTTP

Transporte Transferência de dados entre sistemas terminais

TCP, UDP

Rede Roteamento de datagramas da origem ao destino

IP

Enlace Transferência de dados entre elementos de rede vizinhos

PPP, ethernet