Aula - 004 - Modelo OSI

(1)

DE PERNAMBUCO

O

pen

S

ystem

I

nterconection

(2)

DE PERNAMBUCO UN I VERSI DAD E

1 - MODELO OSI

• REVISÃO DE CONCEITOS DE REDES E COMUNICAÇÃO DE DADOS (CD)

• CONCEITOS MODELO OSI

• APRESENTAÇÃO DAS CAMADAS

• DESCRIÇÃO DAS PRIMITIVAS

• DESCRIÇÃO DA CAMADA DE REDE

CONCEITOS DE REDES E CD

• ANALÓGICO -

SINAIS VARIAM CONTINUAMENTE

• DIGITAL -

SINAIS VARIAM DISCRETAMENTE

• LARGURA DE BANDA

• MULTIPLEXAÇÃO

– FREQÜÊNCIA - FDM – TEMPO - TDM

(3)

DE PERNAMBUCO

TDM SÍNCRONO (PDH)

A

B

C

D

PARA O MEIO FÍSICO

A1

B1 C1

D1 A2

B2 C2

D2

t

₁

t

₂

Dados Banda Desperdiçada

...

(4)

TDM ASSÍNCRONO (SDH)

A

B

C

D

PARA O MEIO FÍSICO

A1

B1

B2

C2

t

₁

t

₂

Cabeçalho

...

T

(5)

DE PERNAMBUCO

COMUTAÇÃO DE CIRCUITOS

• CAMINHO DEDICADO ENTRE 2 PONTOS (TDM síncrono)

• FASES DA COMUNICAÇÃO

– ESTABELECIMENTO DO CIRCUITO – TRANSFERÊNCIA DE INFORMAÇÃO – DESCONEXÃO DO CIRCUITO

• CIRCUITO É RESERVADO ENQUANTO DURAR A CONEXÃO, COM OU SEM TRÁFEGO, GARANTINDO A BANDA

• CAMINHO DEDICADO PODE SER

– SUCESSÃO DE ENLACES FÍSICOS

– SUCESSÃO DE CANAIS DE FREQUÊNCIA – SUCESSÃO DE CANAIS DE TEMPO (TDM) • BASTANTE USADA EM TELEFONIA

• EVOLUIU DE ANALÓGICA P/ DIGITAL

(6)

COMUTAÇÃO DE PACOTES

• NÃO EXISTE CAMINHO DEDICADO ENTRE 2 PONTOS

• TRANSMISSOR INSERE ENDEREÇO DE DESTINO NO PACOTE

• O PACOTE É RETRANSMITIDO DE NÓ EM NÓ ATÉ CHEGAR NO DESTINO

• TAMANHO DO PACOTE É LIMITADO

• NOS ROTEADORES O CAMINHO DEPENDE DO MAPEAMENTO (MENOR ESFORÇO).

• COMUTAÇÃO POR SOFTWARE

• MENSAGENS GRANDES SÃO SEGMENTADAS EM PACOTES

• STORE AND FORWARD

• MELHOR APROVEITAMENTO DOS MEIOS FÍSICOS

(7)

DE PERNAMBUCO

COMPARAÇÃO COMUTAÇÃO CIRCUITOS x PACOTES

Telefonia Rede

Pacotes

Tipo Tráfego

Voz Dados

Unid. Transm

. Frame Fixo Pacote Variável

Comutação

Circuito Pacote

Tipo Conexão

Com conexão Sem conexão

Tipo Serviço

Garantido Melhor Esforço

Acesso

Dedicado Compartilhado

Taxa Transm

. Dep. Canal Dep. Protocolo

(8)

COMUTAÇÃO FAST PACKET

• Buffers pequenos (unidades de dados de tamanho fixo)

• Processamento por hardware mais simples e mais rápido

• Comutação, com crítica do Header, rápida e pequena variação do atraso

• Melhor para tráfego de voz e vídeo

• Sem controle de fluxo e de erros

REDES - ANOS 60

MAINFRAME

_USUÁRIOS

– PROCESSAMENTO CENTRALIZADO – APLICAÇÕES BATCH (Lote)

seqüencial Relatórios

(9)

DE PERNAMBUCO

REDES - ANOS 70

– PROCESSAMENTO CENTRALIZADO – APLICAÇÕES ON-LINE

MAINFRAME

USUÁRIOS

REDES - ANOS 80

MAINFRAME

USUÁRIOS

MICROS

– DESCENTRALIZAÇÃO – COMPUTAÇÃO PESSOAL

(10)

– DESCENTRALIZAÇÃO + INTEGRAÇÃO = PROCESSAMENTO DISTRIBUÍDO – COOPERAÇÃO ENTRE AMBIENTES HETEROGÊNEOS

REDES - ANOS 90

MAINFRAME

USUÁRIOS

MICROS

REDES - ANOS 2000

USUÁRIOS

(11)

DE PERNAMBUCO

REDE LOCAL

– COMPARTILHAMENTO DE RECURSOS • SERVIÇOS INTEGRADOS – AUMENTO DE EFICIÊNCIA – GANHOS DE PRODUTIVIDADE SERVIDOR DE ARQUIVOS SERVIDOR DE IMPRESSÃO REDE LOCAL ESTAÇÕES DE TRABALHO

(12)

REDE CORPORATIVA

– COMPARTILHAMENTO DE INFORMAÇÕES

– RACIONALIZAÇÃO NA UTILIZAÇÃO DE RECURSOS

COMPUTACIONAIS

REDE LOCAL Servidor Macintosh Text Mainframe Banco de Dados Impressora IBM PC UNIX REDE WAN Servidor

LAN=Local area network

MAN=Metropolitan area network

(13)

DE PERNAMBUCO

Modelo de Referência OSI

Protocolo de transporte Máquina A Sessão Transporte Rede Enlace Físico Aplicação Apresentação Máquina B Protocolo de sessão Protocolo de apresentação Protocolo de aplicação SUB-REDE DE COMUNICAÇÕES Roteador Roteador Routers Switches Àrea de atuação dos:

(14)

DE PERNAMBUCO

UN I VERSI DAD E

Modelo OSI da ISO

SAP=Pontos de acesso de serviço (Primitivas)

LAN WAN Segmentação D A D O S

(15)

DE PERNAMBUCO 7 Aplicação 6 Apresentação 5 Sessão 4 Transporte 3 Rede 2 Enlace 1 Física Aplicação Transporte Internet Interface de rede Ethernet, 802.3, 802.5, FDDI, etc. Camadas conceituais TCP / IP Modelo de referência OSI

(16)

Nível 1 - Físico

• As estruturas de rede físicas (topologia), cabeamento, interfaces, HW

• Especificações mecânicas (RS 232)/elétricas (faixa de tensão) da mídia de transmissão • A codificação de transmissão de Bits e regras de sincronização

(17)

DE PERNAMBUCO

Modelo de referência OSI

7 Aplicação

6 Apresentação

5 Sessão

4 Transporte

3 Rede

2 Enlace

1 Física

•802.3

•EIA/TIA-232

•V 35

•Ethernet

•Circuitos físicos

(18)

Nível 1 - Físico

• Tipos de conexão

– Ponto a ponto e múltiplos pontos

• Topologia física

– Barramento, anel, estrela,celular

• Sinalização digital e análoga

– Estado atual e estado de transição

• Sincronização de bits

– Assíncrona e síncrona

• Uso da banda passante

– Banda base e banda larga

• MULTIPLEXAÇÃO

– Divisão por freqüência (FDM), divisão por tempo (TDM) e estatística

(19)

DE PERNAMBUCO

Nível 2 - Enlace de Dados

• Organizar os bits da camada física (1s e 0s) em grupos lógicos de informações chamados frames. (Como o byte, o frame é uma série contígua de bits agrupados como uma unidade de dados)

• Detectar (e, às vezes, corrigir) erros

• Controlar o fluxo de dados

• Identificar os computadores da rede

(20)

7 Aplicação

6 Apresentação

5 Sessão

4 Transporte

3 Rede

2 Enlace

1 Física

Modelo de referência OSI

•802.3

•802.2

•Ethernet

•High Level Data Link

Control (HDLC)

•Frame Relay

•Converte bits em bytes, e bytes em

quadros.

•Acesso ao meio físico usando endereço

MAC (Media access control).

(21)

DE PERNAMBUCO

Nível 3 - Rede

• Envolve a comunicação entre dispositivos de redes logicamente separadas que estão conectadas para formar inter-redes

• Endereçamento • Comutação • Algoritmos de roteamento • Serviços de Conexão • Serviços de Gateway

• Achar o caminho

• Rotear

• Cada estação tem um

endereço lógico e não

físico.

(22)

DE PERNAMBUCO

Camada de Rede

Aplicação Transporte Internet Interface de rede Hardware Internet Protocol ( IP ) Address Resolution Protocol ( ARP ) Reverse Address

Resolution Protocol ( RARP ) Internet Control Message Protocol ( ICMP ) Internet Packet eXchange(IPX)

PROTOCOLO IP

• CARACTERÍSTICAS • ESTRUTURA DE TRANSMISSÃO

• DESCRIÇÃO DOS CAMPOS

• ENDEREÇAMENTO IP • PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO • PROTOCOLO PPP • OPERAÇÃO DO PROTOCOLO IP • TUNELAMENTO E VPN

• IP = provê o roteamento dos datagramas através de serviço sem conexão e com entrega otmizada

• ARP = determina o endereço da camada de enlace para endereços IP conhecidos

• RARP = determina endereços de rede quando os endereços da camada de enlace são conhecidos

•Fornece endereçamento

lógico usado pelos

roteadores para determinação do caminho

(23)

DE PERNAMBUCO

CARACTERÍSTICAS DO IP

• RFC 791

• SERVIÇO DATAGRAMA

• SERVIÇO DE REDE NÃO CONFIÁVEL

• GATEWAYS DE SUB REDES

• SEGMENTAÇÃO E REMONTAGEM DE DATAGRAMAS DE ACORDO C/ A MTU

• ROTEAMENTO DE PACOTES

CABEÇALHO IP

0 4 8 15 16 31 Versão 4 bits Tam. Cab. 4 bits Tipo de Serviço (TOS)8 bits

Tamanho Total do Datagrama (em bytes) 16 bits

Identificação - 16 bits Flag 3 bits Offset do fragmento 13 bits Tempo de Vida (TTL) 8 bits Protocolo 8 bits

Soma Verificadora do Cabeçalho 16 bits

Endereço IP de Origem 32 bits

Endereço IP de Destino 32 bits

Opções (se existir)

Dados

20 bytes

(24)

DE PERNAMBUCO

Datagrama IP

# Bits

Comprimento total

VERS HLEN Tipo de serviço Identi-ficação Flags Frag Offset TTL 4 4 8 16 16 3 13 8

Protocolo Checksum_{do header} Endereço IP_{de origem} Endereço IP_{de destino} Opções_IP Dados ... 8 16 32 32 var

Campo de Protocolo

TCP UDP

Camada Internet (3) Camada de Transporte (4) Números de Protocolo 6 17

IP

(25)

DE PERNAMBUCO

Datagrama IP

Header:

• VERS: numero da versão

• HLEN: comprimento do cabeçalho em palavras de 32 bits

• Tipo de serviço: como o datagrama deve ser tratado

• Comprimento total: comprimento total (cabeçalho + dados)

• Identificação, Flags, Frag Offset: Provêm fragmentação dos datagramas para permitir MTUs diferentes na rede

• TTL: tempo total do datagrama

• Protocol: protocolo de camada superior ( camada 4)

• Checksum: do header: conferencia da integridade do cabeçalho

• Endereços Ip de origem e destino: endereços IP de 32 bits

• Opções IP: teste de rede, debugging, segurança e outros

Informações

(26)

DE PERNAMBUCO

CAMADAS DA ARQUITETURA TCP/IP

APLICAÇÃO TRANSPORTE REDE ENLACE DE DADOS Telnet & Rlogin FTP SMTP DNS TFTP SNMP NFS & RPC TCP UDP ICMP IP IGMP

ARP Hardware RARP Interface

(27)

DE PERNAMBUCO UN I VERSI DAD E Aplicação Transporte Internet Interface de rede Hardware ICMP Destino Inalcançável Eco ( ping ) Outros

ICMP - Internet Control Message Protocol

Enviar dados para Z.

Eu não sei como chegar em Z! Enviarei uma mensagem ICMP. Rede de dados Para Z A • Destino Inalcançável

Host ou porta inalcançável

(28)

DE PERNAMBUCO

ICMP

Gerados pelo comando ping

• Eco e Resposta ao Eco

ICMP resposta do eco ICMP eco

A

B está alcançável ?

B

Sim, eu estou aqui. Mensagens ICMP:

• Destino inalcançável (destination unreachable); • Tempo excedido (time exceeded);

• Problema de parâmetro (parameter problem); • Saturação (source quench);

• Redirecionamento (redirect); • Eco (echo);

• Registro de tempo (timestamp);

• Resposta ao registro de tempo (timestamp reply); • Requisição de informação (information request); • Resposta de informação (information reply); • Requisição de endereço (address request); • Resposta de ndereço (address reply).

(29)

DE PERNAMBUCO

ARP (Address Resolution Protocol )

IP : 131.108.3.2 = Ethernet : 0800.0020.1111 IP : 131.108.3.2 = ??? Eu preciso do endereço Ethernet de 131.108.3.2 Eu escutei aquele broadcast, sou eu.

Aqui está meu endereço Ethernet. 131.108.3.1 131.108.3.2 • Mapeia IP Ethernet • ARP Local

0800.00 20.111

fabricante Adm. de rede

(30)

DE PERNAMBUCO

RARP ( Reverse ARP )

Ethernet = 0800.0020.1111 IP = 131.108.3.25 Ethernet = 0800.0020.1111 IP = ??? Qual é meu endereço IP ? Eu escutei aquele broadcast. O endereço IP é 131.108.3.25 • Mapeia Ethernet IP

(31)

DE PERNAMBUCO

Nível 4 - Transporte

• Refere-se à transmissão de mensagens entre os processos que estão sendo executados

• Pode implementar procedimentos para assegurar que será feita uma transmissão confiável desses segmentos

• Solicitará uma retransmissão ou notificará os protocolos das camadas superiores

• Seqüência os pacotes para entregar as camadas superiores.

• Isolar dos níveis superiores a parte de transmissão da rede

• Dividir as mensagens grandes em segmentos apropriados para a transmissão em rede

• Desenvolvimento do segmento

• Serviço de conexão

(32)

DE PERNAMBUCO UN I VERSI DAD E Aplicação Transporte Internet Interface de rede Hardware Transmission Control Protocol ( TCP ) User Datagram Protocol ( UDP ) Sequenced Packet eXchange(SPX)

Camada de Transporte

Formato do Segmento TCP

TCP = protocolo orientado a conexão confiável.

UDP = é sem conexão e não

confiável. Nenhum sw de conferência de entrega de datagrama é provido nesta camada

Correção de erro antes da

retransmissão

Porta de Porta de Sequência Reconhecimento HLEN Reservados BIts de origem destino # # código

16 16 32 <= 32 4 6 6 # Bits

Janela- Check- Ponteiro Opção Dados ... sum de

(33)

DE PERNAMBUCO

Formato do segmento TCP

Header

• Porta de origem: numero da porta chamadora

• Porta de destino: numero da porta chamada

• Numero de seqüência: numero usado para garantir o correto sequenciamento dos dados recebidos

• Numero de seqüência: o próximo segmento TCP esperado

• HLEN: numero de palavras de 32 bits no cabeçalho

• Reservados: setados em zero

• Bits de código: funções de controle (como iniciação e término de uma sessão)

• Janela: numero de segmentos que o transmissor deseja aceitar

• Checksum: checksum calculado do cabeçalho

• Ponteiro de urgência: indica dados urgentes

• Opções: tamanho máximo do segmento TCP

Informações

(34)

Números de Portas

F

T

S

D

T

S

T

E

M

N

F

N

P

L

T

S

T

M

N

P

E

T

21 23 25 53 69 161 TCP UDP Camada de Aplicação Camada de Transporte Números de Portas http;/ defaut porta 80 Números de Portas TCP Porta de Origem Porta de Destino . . . Porta dest. = 23 Envio o pacote a minha aplicação Telnet Telnet Z 1028 23 ... SP DP 1028 23

(35)

DE PERNAMBUCO

Números de Seqüência e de Reconhecimento TCP

Reconhecimento # Porta de Origem Porta de Destino . . . Seqüência # Eu acabei de enviar #10. Eu acabei de receber #10, agora eu preciso #11. 23 1028 1 11 ... 1028 23 10 1 ... 1028 23 11 2 ... Origem Dest. Seq. Ack.

Origem Dest. Seq. Ack.

Origem Dest. Seq. Ack.

Formato do Segmento UDP # Bits

Porta de Origem

Porta de

Destino Comprimento Dados . . .

Check-sum

16 16 16 16

(36)

Nível 4 - Transporte

• Serviço de conexão

• Pode combinar várias mensagens pequenas em um segmento único

• Identificador de conexão (CID).

F F F 0 0 0 0 1 D 0 0 2 6 A 3 -A 1 2

CID1 DADOS

CID2 DADOS

In fo rm açõ es d e E n d er eçam en to V árias m en sag en s co m b in ad as em u m ú n ico seg m en to IBM PC IBM PC IBM PC IBM PC

WAN

CID 1 CID 2 CID 3

(37)

DE PERNAMBUCO

(38)

Nível 5 - Sessão

• Administração da sessão

• Diálogo formal entre o solicitante de serviços e um provedor de serviços

• Estabelecimento da conexão

• Transferência de dados

• Release da Conexão

(39)

DE PERNAMBUCO

Modelo de referência OSI

7 Aplicação

6 Apresentação

5 Sessão

4 Transporte

3 Rede

2 Enlace

1 Física

•Sistemas

operacionais

•Programação de

acesso ao

aplicativo

•Mantém separados os dados de

diferentes aplicativos

(40)

Nível 6 - Apresentação

• Esse nome não significa exibição de dados, que é realizada por aplicativos

• Apresenta um formato de dados uniforme para a camada de aplicação

• Transformação de dados, formatação de dados, seleção de sintaxes e estabelecimento e manutenção de conexões de apresentação

• Conversão de dados • Ordem dos Bits

• Conversão da Ordem de Bytes

• Conversão de Código de Caracteres • ASCII / EBCDIC

• Conversão da Sintaxe do Arquivo

• Quando os formatos de arquivos são diferentes entre os computadores, é preciso convertê-los

• Criptografia de Dados

(41)

DE PERNAMBUCO

Modelo de referência OSI

7 Aplicação

6 Apresentação

5 Sessão

4 Transporte

3 Rede

2 Enlace

1 Física

•ASCII

•EBCDIC

•JPEG

•Como os dados são

apresentados

•Processamento especial como

criptografia

(42)

Nível 7 - Aplicação

• Se refere ao fornecimento de serviços na rede

• Fornece uma interface por meio da qual os aplicativos podem se comunicar com a rede

• Funções relacionadas à utilização dos serviços da rede

– Serviços de Divulgação

– Divulgação de Serviço Ativo – Divulgação de serviço Passivo

Resumo:

•N7 – Distribuição •N6 – Codificação

•N5 – Elo com a aplicação •N4 – Segmentação

•N3 – Pacotes WAN •N2 – Frames LAN •N1 – HW - bits

(43)

DE PERNAMBUCO

Modelo de referência OSI

7 Aplicação

6 Apresentação

5 Sessão

4 Transporte

3 Rede

2 Enlace

1 Física

•Transferência de Arquivos - TFTP * - FTP - NFS •E-Mail - SMTP •Login Remoto - Telnet * - rlogin •Gerenciamento da Rede - SNMP *

•Interface do usuário

(44)

DE PERNAMBUCO

EXEMPLO DAS CAMADAS

APLICAÇÃO TRANSPORTE REDE ENLACE DE DADOS SERVIDOR FTP CLIENTE FTP TCP TCP IP IP

Driver Ethernet Driver Ethernet Rede Ethernet Protocolo FTP Protocolo TCP Protocolo IP Protocolo Ethernet Processo do Usuário (Dados da Aplicação) Kernel (Comunicação de Dados)

(45)

DE PERNAMBUCO

Composição do Pacote de Dados Transmitido

ENLACE DE DADOS QUADRO REDE DATAGRAMA IP TRANSPORTE SEGMENTO TCP APLICAÇÃO DADOS DADOS DADOS DADOS DADOS HEADER TCP HEADER TCP HEADER TCP HEADER IP HEADER IP HEADER QUADRO TRAILER QUADRO INFORMAÇÃO INFORMAÇÃO INFORMAÇÃO APLICAÇÃO PDU TRANSPORTE PDU REDE PDU ENLACE DE DADOS PDU

(46)

(47)

CAMADAS MODELO OSI

• INTERAÇÃO ENTRE CAMADAS

– CONEXÃO

– SAP - SERVICE ACCESS POINT

• PRIMITIVAS DE SERVIÇO • UNIDADES DE DADOS Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace de Dados Físico Nó 1 Nó 2

Sub Rede de Comunicações

Host 2 Apresentação Sessão Aplicação Transporte Rede Enlace de Dados Físico Host 1 APDU PPDU SPDU TPDU Data Units

Meio Físico de Comunicação

(48)

OPERAÇÃO DA CAMADA DE REDE

Usuário do Serviço de Enlace (Entidade da Rede) Provedor do Serviço de Enlace Usuário do Serviço de Enlace DL-Connect.req DL-Connect.ind DL-Connect.resp DL-Connect.conf

(49)