Tópicos em redes e sistemas distribuídos

1. Tópicos em redes e sistemas distribuídos Carlos Oberdan Rolim Ciência da Computação Sistemas de Informação

2. Modelos de referência OSI e TCP/IP

3. Analogia • Visão do mundo real • Deslocamento de objetos, físico ou lógico chamado de fluxo • Questões envolvidos no fluxo dos objetos

4. Analogia

5. Fluxo da mensagem Conceito de camadas Remetente Destinatário Mensagem Escrita Mensagem Escrita Envelope Envelope Agência Agência Rodovia/Malote

6. Meios de transmissão • Um meio é um “material” através do qual os pacotes de dados trafegam. • Cabo coaxial • UTP e STP • Fibra Óptica • Ar (wireless)

7. Protocolo • É uma descrição formal de um conjunto de regras e convenções que governam a maneira de comunicação entre os dispositivos em uma rede. Linguagem comum: Português

8. Camadas, meio físico e protocolos Comunicação em rede

9. O modelo OSI

10. Modelo de referência OSI • A ISO (International Standards Organization) reconheceu a necessidade das redes trabalharem juntas e se comunicarem • Por isso, a ISO lança em 1984, o modelo de referência OSI (Open System Interconnection) • O Modelo de referência OSI é o modelo fundamental para comunicações em rede

11. OSI – Modelo em camadas • Permite a visualização das funções de rede que acontecem em cada camada • Decompõe as comunicações de rede em partes menores e mais simples. • Padroniza os componentes de rede, permitindo o desenvolvimento e o suporte por parte de vários fabricantes.

12. OSI – Modelo em camadas • Possibilita a comunicação entre tipos diferentes de hardware e de software de rede. • Evita que as modificações em uma camada afetem as outras, possibilitando maior rapidez no seu desenvolvimento. • Cada camada OSI individual tem um conjunto de funções que ela deve executar para que os pacotes de dados trafeguem de uma origem a um destino em uma rede.

13. OSI – Modelo em camadas • O modelo possui 3 conceitos fundamentais: • Serviços: aquilo que a camada faz • Interfaces: como os processos acima dela podem acessá-la • Protocolos: aqueles usados são de responsabilidade da camada. Pode ser usado qualquer um desde que viabilize a realização do trabalho Contribuição mais importante do modelo OSI

14. As 7 camadas do modelo OSI

15. Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Camada Física (Physical) • Compreende as especificações de hardware (mecânicos, elétricos, físicos) todos documentados em padrões internacionais. • É a camada onde efetivamente ocorre a comunicação entre emissor e receptor; • Domínio do cabeamento estruturado, • Normas sobre conectores, placas de rede, cabos, terminadores, etc. • Ex. : Repetidor, HUB, Transceptores; • Unidade de dados : BIT.

16. Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Camada enlace (Data link) • Responsável pelo acesso lógico ao ambiente físico, como transmissão e reconhecimento de erros. • Transforma a camada física em um ambiente livre de erros • Detecção e correção de erros nos frames; • Delimita e estabelece campos • Delimitadores por padrão físico, tamanho ou codificação • Subdividida nas redes IEEE802 (LLC e MAC); • Controle de fluxo; • Ex.: Placa de Rede, bridge, switch convencional; • Unidade de dados : QUADRO (frame).

17. Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Camada rede (Network) • Cuida do tráfego e roteamento dos dados na rede • É a camada da interligação entre “padrões de rede” diferentes; • Controle de operação e contabilização de recursos; • Roteamento de pacotes e controle de transmissão entre estações; • Ex. : Roteadores, switchs de camada 3, protocolo IP; • Unidade de dados : PACOTE.

18. Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Camada transporte (Transport) • Controla a transferência dos dados e transmissões • isto é executado pelo protocolo utilizado. • Primeira camada fim a fim ! • Confiabilidade na entrega de dados no destino; • Estabelece qualidade de serviço (QoS); • Estabelecimento de conexões & multiplexação; • Protocolos: TCP, UDP;

19. Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Camada sessão (Session) • Estabelece as sessões entre os usuários de diferentes máquinas. • Determina pontos de checagem intermediária • Em caso de problema conexão continua a partir do último ponto • Controle de fluxo (quem pode transmistir em que momento); • Gerenciamento de tokens, sincronização;

20. Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Camada apresentação (Presentation) • Sintaxe e semântica; • Representação da informação; • Criptografia, compactação; • Estruturas de dados. • Ex.: protocolo NFS

21. Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física Camada aplicação (Application) • É representada pelo usuário final. • Faz a interface entre o protocolo de comunicação e a aplicação • Aplicações associadas à comunicação de dados : • Telnet • Correio eletrônico • Serviços de Sistemas Operacionais de Rede • Serviços de Arquivo, FTP • WEB Server

23. O modelo TCP/IP

24. História • 1969 – DARPA (Departament of Defense Advanced Research Projects Agency) projeto ARPANET • Universidade da Califórnia (Los Angeles + Santa Bárbara) + UTAH + Instituto de Pesquisa de Stanford • TCP/IP sobre UNIX (Universidade da Califórnia de Berkeley) • Anos 85 – National Science Foundation – NSFNET interconectou ARPANET e outras comunidades de pesquisa – padronizou TCP/IP • 1990 – Brasil se conecta a NFSNET • 1993 – Internet uso comercial = popularização

25. Responsável pelo TCP/IP • ISOC – Internet Society • Padronização do TCP/IP • RFC- Request for Comments (Pedidos para Comentários) • O IAB (Internet Activities Board) é o comitê responsável por definir os padrões e por gerenciar o processo de publicação dos RFCs. • O IAB coordena dois grupos • IRTF (Internet Research Task Force) • Pesquisa sobre o TCP/IP • IETF (Internet Engineering Task Force) • Problemas ocorridos na Internet

26. Aplicação Aplicação Transporte Transporte Internet Rede Camada rede • Camada de abstração de hardware • interface com os diversos tipos de redes (X.25, ATM, FDDI, Ethernet, Token Ring, Frame Relay, etc). • Equivalente às camadas 1 e 2 (física e enlace) do modelo OSI • Funções de identificação do meio e acesso ao meio • LAN: IEEE 802.3, 802.4, 802.5, etc. • WAN: X.25, HDLC, etc.

27. Aplicação Aplicação Transporte Transporte Internet Rede Camada internet • Estabelece a troca de pacotes sem conexão através da malha da rede física. • Roteamento entre as diferentes sub-redes, assim como funções para evitar congestionamento. • Padronizado em um formato de pacote e protocolo IP - Internet Protocol.

28. Aplicação Aplicação Transporte Transporte Internet Rede Camada transporte • Permite a dois pontos da rede estabelecerem uma conversação. • Exatamente igual OSI • TCP (Transmission Control Protocol) provê um serviço confiável e orientado à conexão. Implementa um mecanismo de checksum. • UDP (User Datagram Protocol) provê um serviço não-confiável e não orientado a conexão, com melhor tempo de resposta

29. Aplicação Aplicação Transporte Transporte Internet Rede Camada aplicação • Reúne os protocolos que fornecem serviços de comunicação ao sistema ou ao usuário. Pode-se separar os protocolos de aplicação em: • Protocolos de serviços básicos: fornecem serviços para atender as próprias necessidades do sistema de comunicação TCP/IP: DNS, DHCP • Protocolos de serviços para o usuário: FTP, HTTP, Telnet, SMTP, POP3, IMAP e outros

30. Comparação Arquitetura OSI Arquitetura TCP/IP Aplicação Apresentação Aplicação Sessão Transporte Transporte Internet Rede Enlace Rede Físico

31. Comparação • Há diversas semelhanças com o modelo conceitual OSI da ISO, mas o TCP/IP é anterior à formalização deste modelo e portanto possui algumas diferenças • Quantidade de camadas • OSI = 7 TCP/IP = 4 • OSI descreve apenas os serviços prestados em cada camada, não definindo os protocolos que atuam nela, o que pode levar inclusive dois sistemas que seguem o modelo a não se comunicarem • Maior contribuição do OSI: serviço, interface e protocolo

32. Comparação • O Modelo OSI é um modelo conceitual, e não a arquitetura de uma implementação real de protocolos de rede. • TCP/IP foi desenvolvido com o objetivo de resolver um problema prático: interligar redes com tecnologias distintas • O TCP/IP foi projetado segundo uma arquitetura de pilha, onde diversas camadas de software interagem somente com as camadas acima e abaixo.

33. Comparação • O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas • Os protocolos do TCP/IP são os padrões em torno dos quais a Internet se desenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha credibilidade • Em contraste, nenhuma rede foi criada em torno de protocolos específicos relacionados aoOSI, embora todos usem o modelo OSI para guiar seu raciocínio • Praticamente todos os sistemas operacionais do mercado implementam a pilha TCP/IP

34. Análise final • Crítica ao modelo OSI • Momento ruim • Tecnologia ruim • Camadas vazias • Funções repetidas • Implementação ruim • Inicio x TCP/IP já em uso (Unix) • Crítica ao TCP/IP • Não define claramente interface, serviço e protocolo • Não faz distinção entre camada física e de enlace

35. Análise final • OSI  ótimo modelo – protocolos não populares • TCP/IP modelo praticamente não existe - protocolos populares