2a parte - Protocolos novo

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PROTOCOLOSPROTOCOLOS

Características dos ProtocolosCaracterísticas dos ProtocolosFuncionalidade dos ProtocolosFuncionalidade dos ProtocolosProtocolos OSIProtocolos OSIProtocolos TCP/IPProtocolos TCP/IP

Características dos Características dos ProtocolosProtocolos

• As principais caraterísticas de um protocolo são:

– Direto ou Indireto– Monolítico ou Estruturado– Simétrico ou Assimétrico– Padronizado ou Não-Padronizado

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DiretoDireto ou ou IndiretoIndireto•• DiretoDireto

– Dados/controle são transmitidos entre sistemas sem a intervenção de agentes ativos

DiretoDireto ou ou IndiretoIndireto•• IndiretoIndireto

– A transferência de dados depende dofuncionamento de outras entidades

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Monolítico ou EstruturadoMonolítico ou Estruturado• A comunicação entre entidades em diferentes entidades em diferentes

sistemassistemas é uma tarefa muito complexatarefa muito complexa;•• Muito complexaMuito complexa para ser realizada através de um

único móduloúnico módulo mudança em um aspecto significa modificar o módulo como um todo

•• Projeto EstruturadoProjeto Estruturado divide o problema em unidades menoresunidades menores

•• Estrutura em CamadasEstrutura em Camadas

Simétrico ou AssimétricoSimétrico ou Assimétrico

•• SimétricoSimétrico– Comunicação entre entidades entidades

semelhantessemelhantes em termos de funcionalidade(“peer entities”)

•• AssimétricoAssimétrico– Cliente/Servidor– Computador efetua “polling”/”select” de um

número de terminais.

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Padrão x NãoPadrão x Não--padrãopadrão• Protocolos nãonão--padronizadospadronizados são desenvolvidos

para computadores e tarefas específicasespecíficas• Seja: K fontesK fontes de informação deve se

comunicar com L receptoresL receptores

NãoNão--padronizadopadronizadoK*LK*L diferentes protocolos e 2*K*L2*K*L diferentes implementações

PadronizadoPadronizadoK + LK + L diferentes implementações

Padrão x NãoPadrão x Não--padrãopadrão

Não-padronizado: 12 protocolos diferentes24 implementações

Padronizado: 1 protocolo 7 i mplementações

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Funcionalidade Funcionalidade dos Protocolosdos Protocolos

EncapsulamentoEncapsulamentoSegmentação e Re-agrupamentoControle de ConexãoEntrega ordenada de dadosControle de FluxoControle de ErroEndereçamentoMultiplexaçãoServiços de Transmissão

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EncapsulamentoEncapsulamento• Adição de informações de controlecontrole aos dadosdados

– informação de endereço– código de detecção de erro– controle do protocolo.

• Forma o PDU = PDU = Protocol Protocol Data Data UnitUnit


EncapsulamentoSegmentação e ReSegmentação e Re--agrupamentoagrupamentoControle de ConexãoEntrega ordenada de dadosControle de FluxoControle de ErroEndereçamentoMultiplexaçãoServiços de Transmissão

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Segmentação/FragmentaçãoSegmentação/Fragmentação• Geralmente, a transferência de informação é realizada

como uma sequência de blocosblocos de dados com umcerto tamanho limitetamanho limite;

• Unidade de dados de aplicação = mensagem podem ser grandes.

• Níveis inferiores de protocolo podem necessitar de “quebrar” as mensagens em blocos menores ((PDUsPDUs))

• Segmentação ou Fragmentação (TCP/IP)– blocos ATM (cells) são de 53 bytes;– blocos Ethernet (frames) são de 1526 bytes no máximo.

Por que Fragmentar?Por que Fragmentar?•• VantagensVantagens

– Controle de erro mais eficiente;– Acesso mais equilibrado/justo às

facilidades/serviços da rede;– Atrasos menores;– Necessidade de menos buffer.

•• DesvantagensDesvantagens– mais overhead;– Aumento do número de interrupções no receptor;– Maior tempo de processamento.

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EncapsulamentoSegmentação e Re-agrupamentoControle de ConexãoControle de ConexãoEntrega ordenada de dadosControle de FluxoControle de ErroEndereçamentoMultiplexaçãoServiços de Transmissão

Controle de ConexãoControle de Conexão•• Serviço sem conexão (Serviço sem conexão (ConnectionlessConnectionless))

– os PDUs (datagramadatagrama) são transmitidos de forma independente dos PDUs anteriores.

•• Serviço com conexão (Serviço com conexão (ConnectionConnection OrientedOriented))– uma conexão lógica (circuito virtualcircuito virtual) é formada entre

as duas entidades para a troca de dados;– adequado para longa troca de dados e/ou na

necessidade de se ajustar detalhes do protocolo dinamicamente;

– consiste de três fases:• Estabelecimento da Conexão• Transferência de Dados• Término da Conexão

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Transferência de DadosTransferência de DadosOrientada a ConexãoOrientada a Conexão

• Entidades concordam em trocar dados. • Podem negociar: tamanho do PDU;método de controle de fluxo; etc.

• Entidades concordam em trocar dados. • Podem negociar: tamanho do PDU;método de controle de fluxo; etc.

• Troca de dados e controle• Troca de dados e controle

• Um dos lados solicita o término da conexão.• Um dos lados solicita o término da conexão.

Controle de ConexãoControle de Conexão• Utiliza Número de Número de SequênciaSequência

• Cada entidade numera sequencialmente os PDUs enviados para a outra entidade;

• Mantém controle do número de sequência de transmissão e de recepção.

• Uso de Número deNúmero de SequênciaSequência fornece:– Entrega ordenada de dados– Controle de Fluxo– Controle de Erro

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EncapsulamentoSegmentação e Re-agrupamentoControle de ConexãoEntrega ordenada de dadosEntrega ordenada de dadosControle de FluxoControle de ErroEndereçamentoMultiplexaçãoServiços de Transmissão

Entrega Ordenada de DadosEntrega Ordenada de Dados• PDUs podem percorrer caminhos diferentescaminhos diferentes

através da rede para se chegar no mesmo destino;

• PDUs podem chegar fora de ordemfora de ordem;• O número de sequência permite a

reordenação dos reordenação dos PDUsPDUs;A numeração deve ser grande o suficientegrande o suficientepara não haver repetição de PDUs pendentes.

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EncapsulamentoSegmentação e Re-agrupamentoControle de ConexãoEntrega ordenada de dadosControle de FluxoControle de FluxoControle de ErroEndereçamentoMultiplexaçãoServiços de Transmissão

Controle de FluxoControle de Fluxo

• Função efetuada pela entidade receptoraentidade receptora;;•• Limita a quantidade/taxa de dadosLimita a quantidade/taxa de dados que é

enviada pelo transmissor; • Métodos:

–– Stop and waitStop and wait mais simples.–– Sistema de crSistema de crééditodito Janelas deslizantes.

•• FunçãoFunção necessária em vários níveisvários níveis de protocolo.

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EncapsulamentoSegmentação e Re-agrupamentoControle de ConexãoEntrega ordenada de dadosControle de FluxoControle de ErroControle de ErroEndereçamentoMultiplexaçãoServiços de Transmissão

Controle de ErroControle de Erro• Protege contra a perdaperda ou dano dano nos

dados e/ou controle. • Função efetuada em duas etapas:

–– Detecção de ErroDetecção de Erro–– Correção de Erro (Correção de Erro (RetransmissãoRetransmissão))

•• FunçãoFunção também necessária em diversos níveisdiversos níveis de protocolo.

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Controle de ErroControle de Erro–– Detecção de ErroDetecção de Erro

• transmissor acrescenta bits de detecção de errobits de detecção de erro em cada PDU enviado;

•• receptor verifica a validadereceptor verifica a validade dos bits;• se código válidocódigo válido, reconhece o recebimento livre de

erro ((AcknowledgementAcknowledgement))• se erroerro, PDU é descartadodescartado.

– Correção de Erro•• transmissor transmissor recebe um aviso do erroaviso do erro (ack negativo)

ou não recebenão recebe acknowledgementacknowledgement em tempo hábilretransmiteretransmite..

• Existe código de código de correçãocorreção de errode erro mas o overheadoverheadé muito grandemuito grande.


EncapsulamentoSegmentação e Re-agrupamentoControle de ConexãoEntrega ordenada de dadosControle de FluxoControle de ErroEndereçamentoEndereçamentoMultiplexaçãoServiços de Transmissão

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EndereçamentoEndereçamento•• O conceito de endereçamento cobre vários aspectos:O conceito de endereçamento cobre vários aspectos:

–– Nível de EndereçamentoNível de Endereçamento–– Escopo do EndereçamentoEscopo do Endereçamento–– identificadores de Conexãoidentificadores de Conexão–– Modos de EndereçamentoModos de Endereçamento

Nível de EndereçamentoNível de Endereçamento• Refere-se ao nível da arquiteturanível da arquitetura no qual a

entidade é nomeada;• Um endereço únicoendereço único é associado a cada

sistema finalsistema final (workstation, servidor) e a cada sistema intermediáriosistema intermediário (roteador)

Network level addressNetwork level address– IP ou internet address (TCP/IP)– Network Service Access Point ou NSAP (OSI)

• Denominação de um processo no sistema– Port number (TCP/IP)– Service Access Point ou SAP (OSI)

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Aspectos de EndereçamentoAspectos de Endereçamento

FTP

email

Global Network Address

Porta ouService Access Point

(SAP)

Escopo de EndereçamentoEscopo de Endereçamento•• Global NãoGlobal Não--AmbíguoAmbíguo

– Endereço global identifica um único sistema;– Existe somente um sistema com endereço X.

•• Aplicabilidade GlobalAplicabilidade Global– É possível, em qualquer sistema (com endereço

qualquer) identificar qualquer outro sistema, ligado a qualquer rede, pelo seu endereço global.

– O endereço X identifica aquele sistema de qualquer lugar da rede.

•• Outro nível:Outro nível: endereço de cada dispositivo de interface dentro da rede NetworkNetwork AttachmentAttachmentpointpoint addressaddress.– e.g. MAC address em redes locais IEEE 802.

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FTP

email

(A.1)

Global Network Address

Porta ouService Access Point

(SAP)

Network attachementpoint address

(B.1)

Identificadores de ConexãoIdentificadores de Conexão•• Transferências Orientadas a ConexãoTransferências Orientadas a Conexão

circuitos virtuaiscircuitos virtuais• Define um identificador da conexãoidentificador da conexão (numérico)

durante a fase de transferência de dados– Reduz overhead identificadores de conexão são

menores que endereços globais; – Roteamento no estabelecimento da conexão, defini-

se uma rota fixa, identificada pelo identificador da conexão;

– Multiplexing entidades podem querer estabelecer múltiplas conexões simultaneamente;

– Informação de Status durante a transferência mantém-se informações relacionadas à conexão (ex. controle de fluxo e erro).

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FTP

email

(A.1)Conexão Lógica

(Nível TCP)(B.1)

Conexão Lógica(circuito virtual X.25)

Modo de EndereçamentoModo de Endereçamento• Usualmente, um endereço refere-se a

um único sistema ou porta SAPEndereçamento Endereçamento UnicastUnicast

• Pode-se endereçar TODOS as entidades e/ou portas

Endereçamento Endereçamento BroadcastBroadcast• Pode-se endereçar um subconjunto de

entidades e/ou portas. Endereçamento Endereçamento MulticastMulticast

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Modos de EndereçamentoModos de Endereçamento


EncapsulamentoSegmentação e Re-agrupamentoControle de ConexãoEntrega ordenada de dadosControle de FluxoControle de ErroEndereçamentoMultiplexaçãoMultiplexaçãoServiços de Transmissão

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MultiplexaçãoMultiplexação

• Várias formas de multiplexação: – Múltiplas conexões em um único sistema (X.25);– Mapeamento de múltiplas conexões em um

nível em uma única conexão em outro nível.

MultiplexaçãoMultiplexação

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EncapsulamentoSegmentação e Re-agrupamentoControle de ConexãoEntrega ordenada de dadosControle de FluxoControle de ErroEndereçamentoMultiplexaçãoServiços de TransmissãoServiços de Transmissão

Serviços de TransmissãoServiços de Transmissão• Serviços adicionais de um protocolo:

PrioridadePrioridade– mensagens de controle, por exemplo, podem

necessitar de chegar ao destinatário com o mínimo atraso;

Qualidade do ServiçoQualidade do Serviço– Máximo atraso aceitável;– Mínimo throughput aceitável.

SegurançaSegurança– Mecanismos de segurança para acesso restrito.

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O Modelo OSI O Modelo OSI • Modelo em 7 camadas7 camadas (1984)•• ObjetivoObjetivo: fornecer uma estrutura (“framework ”) para

padronização de protocolospadronização de protocolos.• Cada camadacamada executa um subconjunto das funçõessubconjunto das funções

necessárias para a comunicação de computadores• Cada camada supõe que a camada imediatamente camada imediatamente

inferior executa funções mais primitivasinferior executa funções mais primitivas• Cada camada fornece serviços para a camada camada fornece serviços para a camada

imediatamente acimaimediatamente acima. •• Mudanças em uma camadaMudanças em uma camada NÃONÃO deve requerer

mudanças em outras camadasmudanças em outras camadas

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O Ambiente OSIO Ambiente OSI

Estrutura de Padronização do OSIEstrutura de Padronização do OSI

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Funcionalidade das CamadasFuncionalidade das CamadasDuas entidades na mesma camada em diferentes sistemas

cooperam e interagem através de um mesmo protocolo (formato e semântica do PDU);

Duas entidadesentidades na mesma camada em diferentes sistemasdiferentes sistemascooperam e interagem através de um mesmo protocolomesmo protocolo (formato e semântica do PDU);

Endereçamento: as entidades da camada superior são referenciadas através dos SAP.

EndereçamentoEndereçamento: as entidades da camada superior são referenciadas através referenciadas através dos SAPdos SAP.

Define os serviços oferecidos à camada superior;

Define os serviçosserviços oferecidos à camada camada superiorsuperior;

Primitivas e Parâmetros dos ServiçosPrimitivas e Parâmetros dos Serviços

Os serviços entre camadas adjacentes são expressos em termos de primitivas e parâmetros.

Especifica a função a ser executadaEspecifica a função função a ser executada

Usados para passar informações de dados e controle

Usados para passar informações de dados dados e controlecontrole

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Primitivas e Parâmetros dos ServiçosPrimitivas e Parâmetros dos Serviços4 tipos de primitivas são definidas nos padrões:

Serviço com confirmaçãoServiço com confirmação Serviço sem confirmaçãoServiço sem confirmação

Primitivas e Parâmetros dos ServiçosPrimitivas e Parâmetros dos Serviços4 passos para a transferência de dados de uma entidade nível (N) para uma outra entidade (N):

A entidade (N) invoca sua entidade (N-1) com uma primitiva request, com os parâmetros necessários (endereço destino, dado);

A entidade (N-1) fonte prepara um (N-1)PDU para ser enviado à respectiva entidade (N-1) remota;

A entidade (N-1) destinatária entrega o dado à entidade (N) através de uma primitiva indication, incluindo o dado e endereço fonte como parâmetros;

Se comunicação com confirmação, a entidade (N) destinatária envia uma primitiva response para a sua entidade (N-1);

A entidade (N-1) transporta o acknowledgement em (N-1)PDU;O acknowledgement é entregue à entidade (N) como uma primitiva

confirm.

A entidade (N) invoca sua entidade (N-1) com uma primitiva requestrequest, com os parâmetros necessários (endereço destino, dado);

A entidade (N-1) fonte prepara um (N-1)PDU para ser enviado à respectiva entidade (N-1) remota;

A entidade (N-1) destinatária entrega o dado à entidade (N) através de uma primitiva indicationindication, incluindo o dado e endereço fonte como parâmetros;

Se comunicação com confirmação, a entidade (N) destinatária envia uma primitiva responseresponse para a sua entidade (N-1);

A entidade (N-1) transporta o acknowledgementacknowledgement em (N-1)PDU;O acknowledgementacknowledgement é entregue à entidade (N) como uma primitiva

confirmconfirm.

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Uso de Nó de ComutaçãoUso de Nó de Comutação



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TCP/IPTCP/IP ProtocolProtocol SuiteSuite

• Arquitetura de protocolo dominante comercialmente.

• TCP/IP foi especificadoespecificado e extensamente utilizadoextensamente utilizadoantes do modelo OSI;

• TCP/IP foi desenvolvido pelo DODdesenvolvido pelo DOD, maior consumidor de software no mundo;

• A internetinternet foi construída usando o TCP/IP TCP/IP Protocol Protocol SuiteSuite.

PDUs PDUs na arquitetura TCP/IPna arquitetura TCP/IP

•Endereço porta destino;•número de sequência;•checksum.

•Endereço porta destino;•número de sequência;•checksum.

•Endereço sistema destino•Endereço sistema destino

•Endereço rede destino;•facilities.•Endereço rede destino;•facilities.

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Alguns Protocolos no TCP/IP SuiteAlguns Protocolos no TCP/IP Suite•Facilidades de e-mail (troca de msg entre diferentes hosts);•não especifica a forma de se criar a mensagem (necessita de um programa local de edição).

•Facilidades de e-mail (troca de msg entre diferentes hosts);•não especifica a forma de se criar a mensagem (necessita de um programa local de edição).

SMTP

Alguns Protocolos no TCP/IP SuiteAlguns Protocolos no TCP/IP Suite•Envio de arquivos entre hostsdiferentes através de comandos do usuário;•estabelece uma conexão TCP para troca de msgs de controle;• após a aprovação da transferênci a, estabelece outra conexão de dados, sem overhead de informações de controle.•Após a transferência, usa-se a conexão de controle para avisar sobre o finalização da transferênci a.

•Envio de arquivos entre hostsdiferentes através de comandos do usuário;•estabelece uma conexão TCP para troca de msgs de controle;• após a aprovação da transferênci a, estabelece outra conexão de dados, sem overhead de informações de controle.•Após a transferência, usa-se a conexão de controle para avisar sobre o finalização da transferênci a.

FTP

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Alguns Protocolos no TCP/IP SuiteAlguns Protocolos no TCP/IP Suite•Facilidade para logon remoto,funcionando como se estivesse conect ado diretamente.

•Facilidade para logon remoto,funcionando como se estivesse conect ado diretamente.TELNET

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