Introdução - ipb.pthalestino/scom/cap1.pdf · Introdução Serviços de Comunicações Capítulo 1 EngenhariaInformática ESTiG/IPB 1 Serviços de Comunicações 2 Protocolo : conjunto

Introdução

Serviços de Comunicações

Capítulo 1

1Engenharia Informática ESTiG/IPB


2

● Protocolo: conjunto de convenções/regras mutuamente aceites por duas entidades/sistemas e que regem a comunicação entre ambos, definindo aspectos como a sintaxe, a semântica e a temporização das trocas de dados

● A implementação de protocolos fica mais facilitada se as diversas tarefas envolvidas

forem individualizadas, conforme a sua natureza, em módulos separados

● A arquitectura de uma rede de computadores segue, tipicamente, uma organização

por camadas/níveis, em que cada camada oferece serviços à camada imediatamente

acima, escondendo-lhe os detalhes de implementação

1.1. Protocolos e Arquitecturas

Engenharia Informática ESTiG/IPB


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Camadas, protocolos e interfacesEngenharia Informática ESTiG/IPB


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A Arquitectura “filósofo-tradutor-secretária”Engenharia Informática ESTiG/IPB


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Fluxos de Informação numa arquitectura de 5 camadasEngenharia Informática ESTiG/IPB


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● Factores a ter em conta numa divisão por camadas:

● endereçamento: necessidade de identificar, inequivocamente, a entidade

correspondente (i.e., do mesmo nível) no destino;

● tipo de comunicação:

● simplex (dados viajam num só sentido),

● half-duplex (dados viajam nos dois sentidos mas não simultaneamente)

● full-duplex (dados viajam nos dois sentidos, possivelmente em simultâneo);

● número e tipo (urgentes/normais) de canais lógicos por conexão;




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● Factores a ter em conta numa divisão por camadas (cont.):

● detecção e correcção de erros;

● sequenciação, permitindo a reordenação de mensagens chegadas fora de ordem;

● controlo de congestão: ajuste do ritmo de envio em função da capacidade de

processamento e armazenamento do receptor;

● fragmentação e reconstrução de mensagens;

● multiplexagem de conexões (lógicas ou físicas);

● encaminhamento




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● Modelo OSI: Modelo proposto pela ISO (International Standards Organization) com o objectivo de promover a standardização no domínio das comunicações por computador;

● A designação OSI (Open Systems Interconnection) refere-se à abertura dos sistemas

à comunicação com outros sistemas, por oposição a soluções proprietárias;

● O modelo de referência OSI não concretiza serviços, protocolos e tecnologias; diz

apenas qual a função de cada camada

1.2. Modelo de Referência OSI



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● Alguns dos princípios que presidiram à concepção do modelo OSI foram:

● uma camada só deve ser criada quando for necessário um nível diferente de

abstracção;

● cada camada deve desempenhar uma função bem definida;

● as fronteiras entre camadas devem ser definidas por forma a minimizar o fluxo de

informação através das interfaces;

● o número de camadas deve ser suficientemente grande para que funções

distintas não coexistam na mesma camada e suficientemente pequeno para que a

arquitectura se mantenha simples.




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● Modelo constituído por sete camadas:

● camada física:

● lida com a transmissão não estruturada da sequência de bits

sobre o meio físico;

● em suma, lida com os detalhes mecânicos, eléctricos, funcionais

e procedimentais de acesso ao meio físico;

● por exemplo: tipo de comunicação (simplex, etc.), quantos volts

para representar um bit 1 ou 0, qual a duração de cada bit, qual a

configuração dos pinos de um conector, etc.;




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● Modelo constituído por sete camadas (cont.):

● camada de ligação de dados:

● fornece a transferência estruturada e fiável de dados sobre a

ligação física;

● envia blocos de dados (frames) tendo em atenção aspectos

como a sincronização, tratamento de erros (e.g., retransmissões)

e controlo de fluxo;




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● camada de rede:

● fornece às camadas superiores independência das tecnologias

de transmissão e comutação usadas na conexão física dos

sistemas;

● encaminha as mensagens (pacotes) desde o sistema originador,

através de sistemas intermediários, até ao sistema de destino;

● efectua controlo de congestão;




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● camada de transporte:

● oferece transmissão fiável de dados entre sistemas finais;

● providencia gestão de fluxo e recuperação de erros fim-a-fim;

● efectua sequenciação e fragmentação;




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● camada de sessão:

● fornece a estrutura de controle da comunicação entre duas

aplicações;

● estabelece, gere e termina conexões (sessões) entre

aplicações;

● efectua gestão de tokens (que permite, a duas aplicações,

intercalarem as suas mensagens/actividades) e sincronização

da transferência de dados (que permitem a recuperação de uma

transferência interrompida, pela análise de check-points);




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● camada de apresentação:

● fornece às aplicações independência de diferenças na

representação (sintaxe) dos dados;

● codifica os dados em "representações de rede", independentes

do código de caracteres (ASCII vs Unicode) e do byte ordering

(big-endian vs little-endian) do sistema;




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● camada de aplicação:

● fornece, aos utilizadores, acesso ao ambiente OSI, bem como

serviços de informação distribuídos;

● contém todas as aplicações de nível utilizador que, de alguma

forma, necessitam da rede.




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O Modelo de Referência OSIEngenharia Informática ESTiG/IPB


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O Modelo de Referência OSI - EncapsulamentoEngenharia Informática ESTiG/IPB


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● A Arquitectura Protocolar TCP/IP herda o nome dos seus dois protocolos mais importantes:

● TCP - Transmission Control Protocol

● IP - Internet Protocol

● sendo no entanto constituída por um número bastante alargado de protocolos

● É também conhecida por Pilha Protocolar Internet

1.3. A Arquitectura TCP/IP



20

● Internetworking:

● O objectivo principal do desenvolvimento desta arquitectura de rede era o de criar

um meio de interligação de redes que fornecesse serviços universais de

comunicação, ou seja, que permitisse criar uma Internetwork ou Internet

● O segundo objectivo era o de permitir a interligação de diferentes redes físicas, de

forma a que estas aparecessem aos utilizadores como uma única grande rede

● Assim, um conjunto de redes interligadas são designadas por Internetwork ou

Internet

● Para interligar duas redes é necessário um dispositivo que estabeleça a ligação

entre estas, e que tenha capacidade de encaminhar pacotes de uma rede para a

outra: Encaminhador (Router)




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Exemplos de interligação de RedesEngenharia Informática ESTiG/IPB


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● A Pilha Protocolar TCP/IP:

● tem vindo a ser progressivamente desenvolvida durante os

últimos 30 anos

● Teve como origem uma investigação levada a cabo no âmbito do

desenvolvimento da rede de comutação de pacotes ARPANET,

financiada pela agência governamental americana DARPA -

Defense Advanced Research Projects Agency

● Tal como outras arquitecturas de rede, a pilha TCP/IP está

modelada em níveis, ou camadas, sendo normalmente usada

uma representação em quatro camadas




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● A Pilha Protocolar TCP/IP - camadas:

● Camada física: na prática, o modelo TCP/IP pouco concretiza em relação a esta

camada, para além do facto de ter de suportar o transporte de pacotes IP

● Camada de rede:

● opera em modo não orientado à conexão;

● o protocolo que a materializa é designado por IP - Internet Protocol.

● Este nível é responsável por fornecer a ilusão de uma única rede global.

● Torna transparente, para os níveis superiores, as tecnologias utilizadas ao nível

físico entre as redes interligadas




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● Camada de transporte:

● fornece a transferência de dados fim-a-fim.

● É corporizada por dois protocolos:

● TCP - Transmission Control Protocol: orientado à conexão; efectua, se

necessário fragmentação e controlo de fluxo)

● UDP - User Datagram Protocol: não orientado à conexão; sem garantias de

sequenciação




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● Camada de aplicação:

● oferece aplicações/protocolos aos utilizadores:

● terminal virtual (telnet),

● transferência de ficheiros (ftp),

● correio electrónico (smtp),

● resolução de nomes (dns),

● hipertexto (http),

● fóruns de discussão (nntp), etc...




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Pilha Protocolar TCP/IPEngenharia Informática ESTiG/IPB


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● Na camada de aplicação da pilha TCP/IP estão definidos os protocolos de aplicação, que comunicam com outras aplicações em outros sistemas/hosts.

● Estes protocolos são, para os utilizadores, a face visível de toda a pilha TCP/IP.

● Os protocolos de aplicação estão, na maior parte dos casos, directamente

associados a aplicações, com as quais os utilizadores interagem directamente.

● Utilizam, normalmente, na camada de transporte, o protocolo TCP (transport control

protocol) ou o protocolo UDP (User Datagram Protocol).

1.3. A Arquitectura TCP/IP - Aplicações



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● Alguns exemplos:

● TELNET: para acesso interactivo a terminais remotos

● FTP (file transfer protocol): para transferência de ficheiros entre sistemas

● SMTP (simple mail transfer protocol): sistema de transferência de mensagens de

correio electrónico, através da Internet

● HTTP (hipertext transfer protocol): sistema de transferência de páginas hipertexto

● NNTP (network news transfer protocol): garante a transferência dos newsgroups

através da Internet

1.3. A Arquitectura TCP/IP - Aplicações



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Pilha Protocolar TCP/IP detalhadaEngenharia Informática ESTiG/IPB


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1.3. A Arquitectura TCP/IP – Bridges e Routers

Bridge interligando duas LAN's

● Bridge:

● Interliga diferentes LAN's (Redes

Locais), ou diferentes segmentos de

uma LAN, através do nível de ligação

de dados, reenviando tramas de uma

LAN/segmento para a outra(o).

● Realiza o papel de um relay

("passador") MAC, de uma forma

independente de qualquer protocolo

localizado acima da camada de

ligação de dados.



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1.3. A Arquitectura TCP/IP – Bridges e Routers

Processo de Routing entre duas redes

● Router:

● Interliga redes ao nível da camada de rede, e encaminha pacotes entre elas.

● Um router deve entender a estrutura de endereçamento associada aos protocolos

de rede que suporta, e, com base nessa estrutura, deve ter capacidade de tomar

decisões de reenvio (ou não) dos pacotes que recebe.

● Estes equipamentos estão normalmente capacitados para tomar decisões sobre o melhor caminho para uma transmissão, e sobre o tamanho adequado dos pacotes a reenviar.



TCP/IP - Fronteiras



Sumário


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