Introdução - ipb.pthalestino/scom/cap1.pdf · Introdução Serviços de Comunicações Capítulo...
Transcript of Introdução - ipb.pthalestino/scom/cap1.pdf · Introdução Serviços de Comunicações Capítulo...
Introdução
Serviços de Comunicações
Capítulo 1
1Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
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
Serviços de Comunicações
3
1.1. Protocolos e Arquitecturas
Camadas, protocolos e interfacesEngenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
4
1.1. Protocolos e Arquitecturas
A Arquitectura “filósofo-tradutor-secretária”Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
5
1.1. Protocolos e Arquitecturas
Fluxos de Informação numa arquitectura de 5 camadasEngenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
6
● 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;
1.1. Protocolos e Arquitecturas
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
7
● 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
1.1. Protocolos e Arquitecturas
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
8
● 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
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
9
● 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.
1.2. Modelo de Referência OSI
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
10
● 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.;
1.2. Modelo de Referência OSI
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
11
● 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;
1.2. Modelo de Referência OSI
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
12
● Modelo constituído por sete camadas (cont.):
● 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;
1.2. Modelo de Referência OSI
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
13
● Modelo constituído por sete camadas (cont.):
● 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;
1.2. Modelo de Referência OSI
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
14
● Modelo constituído por sete camadas (cont.):
● 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);
1.2. Modelo de Referência OSI
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
15
● Modelo constituído por sete camadas (cont.):
● 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;
1.2. Modelo de Referência OSI
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
16
● Modelo constituído por sete camadas (cont.):
● 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.
1.2. Modelo de Referência OSI
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
17
1.2. Modelo de Referência OSI
O Modelo de Referência OSIEngenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
18
1.2. Modelo de Referência OSI
O Modelo de Referência OSI - EncapsulamentoEngenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
19
● 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
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
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)
1.3. A Arquitectura TCP/IP
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
21
1.3. A Arquitectura TCP/IP
Exemplos de interligação de RedesEngenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
22
● 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
1.3. A Arquitectura TCP/IP
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
23
● 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
1.3. A Arquitectura TCP/IP
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
24
● A Pilha Protocolar TCP/IP - camadas:
● 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
1.3. A Arquitectura TCP/IP
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
25
● A Pilha Protocolar TCP/IP - camadas:
● 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...
1.3. A Arquitectura TCP/IP
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
26
1.3. A Arquitectura TCP/IP
Pilha Protocolar TCP/IPEngenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
27
● 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
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
28
● 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
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
29
1.3. A Arquitectura TCP/IP
Pilha Protocolar TCP/IP detalhadaEngenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
30
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.
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
31
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.
Engenharia Informática ESTiG/IPB
Serviços de Comunicações
TCP/IP - Fronteiras
32Engenharia Informática ESTiG/IPB