Redes de Computadores Arquitetura de Protocolos

1
Redes de ComputadoresArquitetura de Protocolos

• Prof.ª Ana Cristina Benso da Silva
• Faculdade de Informática
• PUCRS

2
Arquitetura de Protocolos

• Encapsulamento
• Segmentação e Blocagem
• Controle de Conexão
• Entrega ordenada
• Controle de Fluxo
• Controle de Erro
• Endereçamento
• Multiplexação
• Serviços de Transmissão

3
Encapsulamento

• Adição de informações de controle aos dados
• informações de endereçamento
• informações para detecção de erro
• informações de controle do protocolo
• Cada protocolo adiciona seus dados de controle,
  formando um novo header

4
Encapsulamento

• Cada nível recebe os dados de níveis superiores,
  encapsulando as informações recebidas em um novo
  frame

5
Segmentação

• Blocos de dados estão fora dos limites
• Mensagens do nível de aplicação são grandes
• Pacotes de redes devem ser pequenos
• Dividir um pacotes em vários é segmentação (ou
  fragmentação no TCP/IP)
• blocos ATM (células) tem 53 bytes
• blocos Ethernet (frames) tem 1500 bytes

6
Por que Fragmentar?

• Vantagens
• controle de erro mais eficiente
• igualdade no acesso aos recursos da rede
• atraso menor
• bufferes menores para envio/recepção
• Desvantagens
• Overheads
• aumenta as interrupções no receptor
• mais tempo de processamento

7
Controle de Conexão

• Estabelecimento da conexão
• Transferência de dados
• Encerramento da conexão
• Gerenciamento de resets ou perda da conexão
• Números de seqüência usados para
• entrega ordenada
• controle de fluxo
• controle de erro

8
Serviço Orientado à Conexão
9
Serviço Não Orientado à Conexão
10
Serviços Confirmados
11
Serviços Não Confirmado
12
Entrega Ordenada

• Pacotes passam por diferentes redes até chegar ao
  destino
• Pacotes podem chegar fora de ordem
• Número seqüencial permite a ordenação dos pacotes

13
Controle de Fluxo

• Executado pela entidade receptora
• Limita a quantidade ou a taxa de transferência
  dos dados
• Stop and wait
• Sistema de créditos
• Sliding window

14
Controle de Erros

• Controla perdas e erros de transmissão
• Detecção de erros
• A origem insere bits para detecção de erros
• O receptor verifica a ocorrência de erros
• Se está OK, aceita o pacote (acknowledge)
• Se tem erros, descarta o pacote
• Retransmissão
• Se o reconhecimento não chegar a origem em tempo,
  retransmite o pacote.
• Executado em vários níveis

15
Endereçamento

• Nível do Endereçamento
• Escopo do Endereçamento
• Identificadores de Conexão
• Modo de Endereçamento

16
Nível do Endereçamento

• Nível na arquitetura em uso na entidade
• Endereço único para cada sistema e roteadores
• Endereço de nível de rede
• Endereço IP (TCP/IP)
• NSAP - Network service access point (OSI)
• Processos dentro do sistema
• Número da porta (TCP/IP)
• SAP - Service access point (OSI)

17
Conceitos de Endereço
18
Escopo do Endereçamento

• Endereço global único
• Existe somente um sistema com endereço X
• Aplicabilidade global
• Em qualquer sistema é possível identificar
  qualquer outro sistema pelo seu endereço global
• O endereço X identifica um sistema visível de
  qualquer lugar da rede
• Exemplo Endereços MAC em redes IEEE 802

19
Modos de Endereçamento

• Usualmente um endereço refere-se a um único
  sistema
• Unicast
• Pode endereçar todas as entidades dentro de um
  domínio
• Broadcast
• Pode endereçar um subconjunto de entidades dentro
  de um domínio
• Multicast

20
Multiplexação

• Suporte a múltiplas conexões em uma máquina
• Mapeamento de múltiplas conexões de um nível e
  uma conexão de outro nível

21
Serviços de Transmissão

• Prioridade
• controle de mensagens
• Quality of service (QoS)
• throughput mínimo aceitável
• retardo máximo aceitável
• Segurança
• restrições de acesso

22
Modelo de Referência OSI

• Princípios
• nível tem funções bem definidas e diferenciadas
• números de níveis suficientes para conter as
  funções distintas sem sobrecarga ou redundância
• arquitetura para interoperabilidade de sistemas
  heterogêneos

23
Open System Interconnection
Transferência de Arquivos, E-mail, etc Sintaxe
Abstrata, Sintaxe de Contexto Estabelecimento e
Gerência da Conexão Comunicação
fim-a-fim Roteamento, endereçamento,... Ethernet,
Fast Ethernet, ... Transmissão de sinais
24
OSI - Protocolo de Nível N
P. Aplicação
Aplicação
Aplicação
P. Apresentação
Apresentação
Apresentação
P. Sessão
Sessão
Sessão
P. Transporte
Transporte
Transporte
P. Rede
Rede
Rede
P. Enlace
Enlace
Enlace
P. Físico
Físico
Físico
25
O Ambiente OSI
26
Fluxo de Informações

• No envio os dados são processados do nível mais
  alto para o mais baixo
• Na recepção os dados recebidos são processados na
  ordem inversa

27
Framework OSI
28
Framework ...
29
Conceitos

• Especificação de protocolos
• operam entre o mesmo nível entre dois sistemas
• pode envolver diferentes sistemas operacionais
• a especificação deve ser precisa
• no formato das unidades de dados
• na semântica de todos os campos
• Definição de Serviço
• descrição do que é provido
• Endereçamento
• referenciado pelos SAPs (Service Access Points)

30
Níveis OSI

• Físico
• dispositivos entre interfaces físicas
• mecânica
• elétrica
• funcional
• procedural
• Enlace
• ativação, manutenção e desativação de um enlace
  confiável
• detecção e controle de erro

31
Níveis ...

• Rede
• informações de transporte
• níveis superiores não necessitam conhecer a
  tecnologia subjacente
• Transporte
• transporte de dados entre sistemas fim-a-fim
• controle de erro
• sequenciamento
• controle de fluxo
• QoS

32
Níveis ...

• Sessão
• Controle de diálogos entre aplicações
• Sincronização
• Recuperação de falhas
• Apresentação
• Codificação e formatação de dados
• Compressão de dados
• Criptografia
• Aplicação
• X.500, X.400, FTAM, CMISE (CMIP), ...

33
O Uso de Relay
34
Modelo TCP/IP

• Arquitetura de protocolos comercialmente
  dominante
• Especificada e extensivamente utilizada antes da
  OSI
• Desenvolvida por pesquisadores do departamento de
  defesa
• Usada na Internet

35
Modelo TCP/IP
Aplicação Tranporte Internetwork Host to
Network
FTP Telnet HTTP TCP
UDP IP Ethernet Ponto-a Fast E. Ponto

Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enla
ce Físico
36
Arquitetura TCP/IP

• Nível de Aplicação
• Comunicação entre processos de aplicação
• Nível de Transporte
• Transmissão de dados fim-a-fim
• Pode incluir mecanismos de confiabilidade (TCP)
• Suprime detalhes dos níveis inferiores
• Nível de Rede
• Roteamento de pacotes
• Interface entre o sistema e a rede

37
PDUs no TCP/IP
38
Protocolos de Aplicação TCP/IP
39
Redes de ComputadoresComunicação de Dados

• Prof.ª Ana Cristina Benso da Silva
• Faculdade de Informática
• PUCRS

40
Modelo de Comunicação

• Origem
• Gera dados a serem transmitidos
• Transmissor
• Converte os dados em sinais transmissíveis
• Sistema de Transmissão
• Transmite os sinais
• Receptor
• Converte os sinais recebidos em dados
• Destino
• Trata os dados recebidos

41
Modelo - Diagrama
42
Comunicação

• Utilização do sistema de transmissão
• Interfaceamento
• Geração de Sinais
• Sincronização
• Detecção e correção de erros
• Endereçamento e roteamento
• Formatação das mensagens
• Segurança
• Gerenciamento da rede

43
Modelo de Comunicação - Sinais
44
A Rede

• Ligações ponto-a-ponto nem sempre são práticas
• distância entre os dispositivos
• grande número de dispositivos interconectados
• Rede de comunicação

45
Modelo de Rede
46
Wide Area Networks - WANs

• Grande áreas geográficas
• Rede pública de comunicação
• Híbrida redes pública redes privada
• Tecnologias
• Redes de Comutação de Circuitos
• Redes de Comutação de Pacotes
• Frame relay
• Asynchronous Transfer Mode (ATM)

47
Local Area Networks - LANs

• Distâncias geográficas pequenas
• Usualmente privadas
• Alta taxa de transferência de dados (Mbps)
• Tecnologias
• Ethernet, Fast Ethernet, GigaEthernet
• Token Ring
• ATM

48
Protocolos x Modelo de Comunicação