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Modelos TCP/IP e OSI para CCNA

                                                             Carlos Wolkartt

Um elemento fundamental para a compreensão dos processos envolvidos na
transmissão de dados sobre meios de networking são os modelos teóricos que
permitem explicar e comentar a função de cada um dos elementos que intervém
na comunicação.

Muitos são os modelos desenvolvidos até o momento: o modelo SNA, o modelo
Novell Netware, o modelo TCP/IP, o modelo OSI, etc. A maioria deles são
modelos de camadas que dividem as diferentes tarefas em módulos
independentes, o que facilita a compreensão e, sobretudo, o desenvolvimento.

Destes modelos, dois são os que importam para o exame de certificação CCNA:
o modelo TCP/IP e o modelo OSI.



Modelo TCP/IP

O modelo TCP/IP é um modelo em camadas desenvolvido inicialmente para
facilitar o estabelecimento de comunicações fim a fim. É o modelo associado à
Internet, e por este motivo é o mais difundido, e muitos dos protocolos originais
da Internet aludem a este modelo de camadas. Atualmente, continua sendo
bastante aplicado, ainda que em termos gerais seja preferível o modelo OSI para
o estudo e análises.

Além de sua utilidade como modelo, geralmente também se denomina TCP/IP a
um conjunto de protocolos que trabalham a partir da implementação do protocolo
TCP na camada de Transporte e do protocolo IP na camada de Internet.

TCP/IP – É o conjunto de protocolos standards finalmente implementados
através da ARPANet.

OSI – Modelo de referência desenvolvido pela ISO e publicado em 1984 a partir
dos modelos DecNet, SNA e TCP/IP.
Estrutura do Modelo TCP/IP

   • Camada de Aplicação – Nela são desenvolvidos os processos de alto
     nível referentes à apresentação, codificação e controle do diálogo. É o
     equivalente às camadas de Aplicação, Apresentação e Sessão do modelo
     OSI.
   • Camada de Transporte – Proporciona serviços de transporte de dados
     entre a origem e o destino, criando um circuito virtual entre esses dois
     pontos. Nesta camada, os dados são segmentados e remontados, e são
     implementados serviços de windowing e sequenciamento com acusações
     de recebimento para controlar o fluxo de dados e corrigir erros na
     transmissão.
   • Camada de Internet – Seu objetivo é proporcionar endereçamento
     hierárquico e encontrar a melhor rota entre a origem e o destino.
   • Camada de Acesso à Rede – Também chamada de Host/Rede. Controla
     todos os aspectos relacionados ao enlace físico a partir das mídias de rede
     (por exemplo, Ethernet). Define a interface com o hardware de rede para
     ter acesso ao meio de transmissão. Reúne as camadas de Enlace de Dados
     e Física do modelo OSI.

     TCP/IP                 OSI                        Protocolos
                     Aplicação            Telnet, HTTP, SNMP, SMTP
 Aplicação           Apresentação         JPG, MP3
                     Sessão               NFS, Linux, X-Windows
 Transporte          Transporte           TCP, UDP
 Internet            Rede                 ICMP, ARP, RARP, IP
                     Enlace de Dados      Ethernet, PPP, HDLC
 Acesso à Rede
                     Física               RJ-45, V-35

Atenção: o exame de certificação CCNA refere-se indistintamente a ambos os
modelos como “o modelo de camadas”. Lembre-se que a camada de Rede do
modelo OSI denomina-se Internet no modelo TCP/IP; isto o ajudará a se situar.



Modelo OSI

O Modelo de referência para Interconexão de Sistemas Abertos (Open Systems
Interconnection – OSI) foi criado pela Organização Internacional para
Padronização (International Organization for Standardization – ISO) a princípios
da década de 1980 para solucionar os problemas surgidos pelo desenvolvimento
de diferentes standards por diferentes fabricantes (SNA da IBM, Modelo
DECNet da DEC, etc.). É o modelo de arquitetura primário para redes. Descreve
como os dados fluem de um terminal, passando pelos caminhos físicos da rede,
até outro terminal.

Com este objetivo, todo o processo é dividido em grupos lógicos, resultando em
processos menores, os quais são denominados “camadas” (layers). Por este
motivo se fala de uma “arquitetura de camadas”.

Vantagens de um modelo de camadas

   • Permite a interoperabilidade entre produtos de diferentes fabricantes.
   • Divide as operações complexas da rede em tarefas mais facilmente
     administráveis e específicas.
   • Permite introduzir alterações em uma camada sem a necessidade de
     modificar a totalidade.
   • Permite o desenvolvimento de padrões que facilitam a interoperabilidade.
   • Define padrões para a integração plug and play de diferentes fabricantes.
   • Permite realizar especificações que contribuem para o progresso da
     indústria.
   • Facilita a resolução de falhas.

Estrutura do Modelo OSI

                             Camadas do Modelo OSI
                         7            Aplicação
                         6          Apresentação
                         5              Sessão
                         4            Transporte
                         3               Rede
                         2              Enlace
                         1              Física

7 – Camada de Aplicação

A principal função da Camada de Aplicação é fornecer serviços de rede ao
usuário final. Também é função desta camada estabelecer a disponibilidade da
outra parte da comunicação que se deseja estabelecer, sincronizar as aplicações,
estabelecer acordos relacionados à recuperação de erros e controle da integridade
dos dados, ao mesmo tempo em que determina se há recursos suficientes para a
comunicação desejada.

Protocolos que operam nesta camada: HTTP, POP3, SNMP, FTP, Telnet, etc.
6 – Camada de Apresentação

Provê serviços de formatação de dados à camada de Aplicação (lembrando que
uma camada sempre oferece serviços à próxima camada acima). Nem todas as
aplicações de rede exigem este tipo de serviços. Alguns outros serviços desta
camada estão relacionados à criptografia, compactação e tradução dos dados.

Protocolos que operam nesta camada: PICT, TIFF, JPEG, MIDI, MPEG,
QuickTime, EBCDIC, ASCII, etc.

5 – Camada de Sessão

Estabelece, administra e finaliza as sessões de comunicação entre aplicações em
diferentes dispositivos. Oferece alguns mecanismos de recuperação e controle de
dados entre as aplicações coordenadas dos dispositivos.

Protocolos que operam nesta camada: NFS, SQL, RPC, X-Windows, ASP
(AppleTalk Session Protocol).

4 – Camada de Transporte

Esta camada necessita de software adicional no terminal que opera como cliente
da rede. Este software recebe o fluxo de dados gerado pela aplicação e o divide
em pequenos pedaços denominados “segmentos” (PDU da camada 4).

Cada segmento recebe um cabeçalho que identifica a aplicação de origem
utilizando portas. Seu objetivo é assegurar o transporte e regular o fluxo de
informação entre origem e destino de modo confiável e preciso.

Os protocolos da camada de transporte podem garantir comunicações end to end
fornecendo controle de fluxo utilizando os métodos de janela deslizante e
correção de erros. Também assegura a confiabilidade dos dados utilizando
números de sequência e de reconhecimento (acknowledge). O TCP utiliza uma
troca de via tripla no início da transmissão entre a origem e o destino para os
testes de transporte (Three-way Handshake).

Os serviços da camada de transporte podem ser sintetizados da seguinte maneira:

   •   Segmentação do fluxo de dados.
   •   Estabelecimento de um circuito virtual fim a fim.
   •   Transporte de segmentos entre fins.
   •   Controle do fluxo de dados através da implementação de janelas
       deslizantes.
• Confiabilidade da transmissão garantida pela utilização de números de
     sequência e acusações de recebimento.

Com o objetivo de que múltiplas aplicações compartilhem uma única conexão de
transporte, mantendo identificado o fluxo de dados que corresponde a cada uma
delas, números de portas que permitem identificar sessões de diferentes
aplicações são utilizados. O número ou ID da porta é um valor inteiro que varia
entre 1 e 65535.


                                Portas bem conhecidas (Well Known Ports).
                                Definidas no RFC 1700.
          1 – 1023
                                Utilizadas pelos servidores para escutar
                                petições de serviços.

                 1 – 255        Portas públicas.
                 256 – 1023     Portas designadas a empresas.

                                Portas registradas.
          1024 – 49151          São as portas utilizadas pelos clientes para
                                iniciar uma sessão.

          49152 – 65535         Portas dinâmicas e/ou privadas.

Janela deslizante (Windowing): é a técnica que controla a quantidade de
informação enviada de fim a fim – expressada em quantidade de bytes – sem
requerer uma confirmação.

Protocolos que operam nesta camada: TCP e UDP.

3 – Camada de Rede

Proporciona endereçamento hierárquico e seleção da melhor rota. Provê routing
de IP, ICMP, ARP, RARP considerando o endereçamento lógico.

Para possibilitar a determinação da rota, o serviço de routing ministra:

                           Inicialização e manutenção das tabelas de roteamento;
                           Processos e protocolos de atualizações de roteamento;
                           Especificações de endereços e domínios de roteamento;
                           Atribuição e controle de métricas de roteamento.

Protocolos que operam nesta camada: IP, IPX, Apple Talk, RIP, IGRP.
Dispositivos que operam nesta camada: roteadores, switches layer 3.
2 – Camada de Enlace de Dados

A Camada de Enlace de Dados fornece uma interface com o meio físico, assim
como o controle de acesso ao meio e endereçamento físico. Nesta camada é
determinada a topologia sobre a qual a rede irá operar.

Em ambientes Ethernet, o endereçamento físico é efetuado utilizando endereços
MAC de 48 bits (6 bytes).

                • 24 bits formam o número de série – OUI (3 bytes).
                • 24 bits identificam o fabricante (3 bytes).

No funcionamento de Ethernet, encontram-se duas subcamadas: LLC e MAC. A
subcamada LLC (Logical Link Control) é responsável pela estruturação do
frame, assim como pelo endereçamento e pelas funções de controle de erro. A
subcamada MAC (Media Access Control) é responsável pelo acesso ao meio.

Protocolos que operam nesta camada: CSMA/CD, CDP, Ethernet, 802.3.
Dispositivos que operam nesta camada: bridges, switches LAN.

1 – Camada Física

É a camada responsável pela transmissão do sinal entre as portas. Para isso, são
utilizados cabos e conectores metálicos, ou de fibra óptica, ou pode-se utilizar o
meio atmosférico (infravermelho, micro-ondas, etc.).

Cabos e conectores: RS-232, RJ-45, v.24, v.35, x.21, g.703, HSSI, etc.
Dispositivos que operam nesta camada: repetidores, hubs.
Sintetização

7. Aplicação – Processos de rede a aplicações
         Fornece serviços de rede aos processos de aplicações

6. Apresentação – Representação dos dados
         Garantia de que os dados cheguem legítimos no destino
         Formatação dos dados
         Estrutura dos dados

5. Sessão – Comunicação entre nós
         Estabelece, administra e termina sessões entre as aplicações

4. Transporte – Conexões fim a fim
         Confiabilidade do transporte dos dados
         Estabelece, mantém e termina circuitos virtuais
         Detecção de falhas, controle do fluxo de informação e recuperação de erros
         PDU: Segmento

3. Rede – Endereçamento e eleição de rota
         Transferência confiável através dos meios
         Conectividade e seleção de rota
         Endereçamento lógico
         PDU: Pacote

2. Enlace de Dados – Controle de enlaces e acesso aos meios
         Transferência confiável através dos meios
         Endereçamento físico
         PDU: Frame (ou Quadro)

1. Física – Transmissão binária da informação
          PDU: Bit




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Modelos TCP/IP e OSI para CCNA

  • 1. Modelos TCP/IP e OSI para CCNA Carlos Wolkartt Um elemento fundamental para a compreensão dos processos envolvidos na transmissão de dados sobre meios de networking são os modelos teóricos que permitem explicar e comentar a função de cada um dos elementos que intervém na comunicação. Muitos são os modelos desenvolvidos até o momento: o modelo SNA, o modelo Novell Netware, o modelo TCP/IP, o modelo OSI, etc. A maioria deles são modelos de camadas que dividem as diferentes tarefas em módulos independentes, o que facilita a compreensão e, sobretudo, o desenvolvimento. Destes modelos, dois são os que importam para o exame de certificação CCNA: o modelo TCP/IP e o modelo OSI. Modelo TCP/IP O modelo TCP/IP é um modelo em camadas desenvolvido inicialmente para facilitar o estabelecimento de comunicações fim a fim. É o modelo associado à Internet, e por este motivo é o mais difundido, e muitos dos protocolos originais da Internet aludem a este modelo de camadas. Atualmente, continua sendo bastante aplicado, ainda que em termos gerais seja preferível o modelo OSI para o estudo e análises. Além de sua utilidade como modelo, geralmente também se denomina TCP/IP a um conjunto de protocolos que trabalham a partir da implementação do protocolo TCP na camada de Transporte e do protocolo IP na camada de Internet. TCP/IP – É o conjunto de protocolos standards finalmente implementados através da ARPANet. OSI – Modelo de referência desenvolvido pela ISO e publicado em 1984 a partir dos modelos DecNet, SNA e TCP/IP.
  • 2. Estrutura do Modelo TCP/IP • Camada de Aplicação – Nela são desenvolvidos os processos de alto nível referentes à apresentação, codificação e controle do diálogo. É o equivalente às camadas de Aplicação, Apresentação e Sessão do modelo OSI. • Camada de Transporte – Proporciona serviços de transporte de dados entre a origem e o destino, criando um circuito virtual entre esses dois pontos. Nesta camada, os dados são segmentados e remontados, e são implementados serviços de windowing e sequenciamento com acusações de recebimento para controlar o fluxo de dados e corrigir erros na transmissão. • Camada de Internet – Seu objetivo é proporcionar endereçamento hierárquico e encontrar a melhor rota entre a origem e o destino. • Camada de Acesso à Rede – Também chamada de Host/Rede. Controla todos os aspectos relacionados ao enlace físico a partir das mídias de rede (por exemplo, Ethernet). Define a interface com o hardware de rede para ter acesso ao meio de transmissão. Reúne as camadas de Enlace de Dados e Física do modelo OSI. TCP/IP OSI Protocolos Aplicação Telnet, HTTP, SNMP, SMTP Aplicação Apresentação JPG, MP3 Sessão NFS, Linux, X-Windows Transporte Transporte TCP, UDP Internet Rede ICMP, ARP, RARP, IP Enlace de Dados Ethernet, PPP, HDLC Acesso à Rede Física RJ-45, V-35 Atenção: o exame de certificação CCNA refere-se indistintamente a ambos os modelos como “o modelo de camadas”. Lembre-se que a camada de Rede do modelo OSI denomina-se Internet no modelo TCP/IP; isto o ajudará a se situar. Modelo OSI O Modelo de referência para Interconexão de Sistemas Abertos (Open Systems Interconnection – OSI) foi criado pela Organização Internacional para Padronização (International Organization for Standardization – ISO) a princípios da década de 1980 para solucionar os problemas surgidos pelo desenvolvimento de diferentes standards por diferentes fabricantes (SNA da IBM, Modelo DECNet da DEC, etc.). É o modelo de arquitetura primário para redes. Descreve
  • 3. como os dados fluem de um terminal, passando pelos caminhos físicos da rede, até outro terminal. Com este objetivo, todo o processo é dividido em grupos lógicos, resultando em processos menores, os quais são denominados “camadas” (layers). Por este motivo se fala de uma “arquitetura de camadas”. Vantagens de um modelo de camadas • Permite a interoperabilidade entre produtos de diferentes fabricantes. • Divide as operações complexas da rede em tarefas mais facilmente administráveis e específicas. • Permite introduzir alterações em uma camada sem a necessidade de modificar a totalidade. • Permite o desenvolvimento de padrões que facilitam a interoperabilidade. • Define padrões para a integração plug and play de diferentes fabricantes. • Permite realizar especificações que contribuem para o progresso da indústria. • Facilita a resolução de falhas. Estrutura do Modelo OSI Camadas do Modelo OSI 7 Aplicação 6 Apresentação 5 Sessão 4 Transporte 3 Rede 2 Enlace 1 Física 7 – Camada de Aplicação A principal função da Camada de Aplicação é fornecer serviços de rede ao usuário final. Também é função desta camada estabelecer a disponibilidade da outra parte da comunicação que se deseja estabelecer, sincronizar as aplicações, estabelecer acordos relacionados à recuperação de erros e controle da integridade dos dados, ao mesmo tempo em que determina se há recursos suficientes para a comunicação desejada. Protocolos que operam nesta camada: HTTP, POP3, SNMP, FTP, Telnet, etc.
  • 4. 6 – Camada de Apresentação Provê serviços de formatação de dados à camada de Aplicação (lembrando que uma camada sempre oferece serviços à próxima camada acima). Nem todas as aplicações de rede exigem este tipo de serviços. Alguns outros serviços desta camada estão relacionados à criptografia, compactação e tradução dos dados. Protocolos que operam nesta camada: PICT, TIFF, JPEG, MIDI, MPEG, QuickTime, EBCDIC, ASCII, etc. 5 – Camada de Sessão Estabelece, administra e finaliza as sessões de comunicação entre aplicações em diferentes dispositivos. Oferece alguns mecanismos de recuperação e controle de dados entre as aplicações coordenadas dos dispositivos. Protocolos que operam nesta camada: NFS, SQL, RPC, X-Windows, ASP (AppleTalk Session Protocol). 4 – Camada de Transporte Esta camada necessita de software adicional no terminal que opera como cliente da rede. Este software recebe o fluxo de dados gerado pela aplicação e o divide em pequenos pedaços denominados “segmentos” (PDU da camada 4). Cada segmento recebe um cabeçalho que identifica a aplicação de origem utilizando portas. Seu objetivo é assegurar o transporte e regular o fluxo de informação entre origem e destino de modo confiável e preciso. Os protocolos da camada de transporte podem garantir comunicações end to end fornecendo controle de fluxo utilizando os métodos de janela deslizante e correção de erros. Também assegura a confiabilidade dos dados utilizando números de sequência e de reconhecimento (acknowledge). O TCP utiliza uma troca de via tripla no início da transmissão entre a origem e o destino para os testes de transporte (Three-way Handshake). Os serviços da camada de transporte podem ser sintetizados da seguinte maneira: • Segmentação do fluxo de dados. • Estabelecimento de um circuito virtual fim a fim. • Transporte de segmentos entre fins. • Controle do fluxo de dados através da implementação de janelas deslizantes.
  • 5. • Confiabilidade da transmissão garantida pela utilização de números de sequência e acusações de recebimento. Com o objetivo de que múltiplas aplicações compartilhem uma única conexão de transporte, mantendo identificado o fluxo de dados que corresponde a cada uma delas, números de portas que permitem identificar sessões de diferentes aplicações são utilizados. O número ou ID da porta é um valor inteiro que varia entre 1 e 65535. Portas bem conhecidas (Well Known Ports). Definidas no RFC 1700. 1 – 1023 Utilizadas pelos servidores para escutar petições de serviços. 1 – 255 Portas públicas. 256 – 1023 Portas designadas a empresas. Portas registradas. 1024 – 49151 São as portas utilizadas pelos clientes para iniciar uma sessão. 49152 – 65535 Portas dinâmicas e/ou privadas. Janela deslizante (Windowing): é a técnica que controla a quantidade de informação enviada de fim a fim – expressada em quantidade de bytes – sem requerer uma confirmação. Protocolos que operam nesta camada: TCP e UDP. 3 – Camada de Rede Proporciona endereçamento hierárquico e seleção da melhor rota. Provê routing de IP, ICMP, ARP, RARP considerando o endereçamento lógico. Para possibilitar a determinação da rota, o serviço de routing ministra: Inicialização e manutenção das tabelas de roteamento; Processos e protocolos de atualizações de roteamento; Especificações de endereços e domínios de roteamento; Atribuição e controle de métricas de roteamento. Protocolos que operam nesta camada: IP, IPX, Apple Talk, RIP, IGRP. Dispositivos que operam nesta camada: roteadores, switches layer 3.
  • 6. 2 – Camada de Enlace de Dados A Camada de Enlace de Dados fornece uma interface com o meio físico, assim como o controle de acesso ao meio e endereçamento físico. Nesta camada é determinada a topologia sobre a qual a rede irá operar. Em ambientes Ethernet, o endereçamento físico é efetuado utilizando endereços MAC de 48 bits (6 bytes). • 24 bits formam o número de série – OUI (3 bytes). • 24 bits identificam o fabricante (3 bytes). No funcionamento de Ethernet, encontram-se duas subcamadas: LLC e MAC. A subcamada LLC (Logical Link Control) é responsável pela estruturação do frame, assim como pelo endereçamento e pelas funções de controle de erro. A subcamada MAC (Media Access Control) é responsável pelo acesso ao meio. Protocolos que operam nesta camada: CSMA/CD, CDP, Ethernet, 802.3. Dispositivos que operam nesta camada: bridges, switches LAN. 1 – Camada Física É a camada responsável pela transmissão do sinal entre as portas. Para isso, são utilizados cabos e conectores metálicos, ou de fibra óptica, ou pode-se utilizar o meio atmosférico (infravermelho, micro-ondas, etc.). Cabos e conectores: RS-232, RJ-45, v.24, v.35, x.21, g.703, HSSI, etc. Dispositivos que operam nesta camada: repetidores, hubs.
  • 7. Sintetização 7. Aplicação – Processos de rede a aplicações Fornece serviços de rede aos processos de aplicações 6. Apresentação – Representação dos dados Garantia de que os dados cheguem legítimos no destino Formatação dos dados Estrutura dos dados 5. Sessão – Comunicação entre nós Estabelece, administra e termina sessões entre as aplicações 4. Transporte – Conexões fim a fim Confiabilidade do transporte dos dados Estabelece, mantém e termina circuitos virtuais Detecção de falhas, controle do fluxo de informação e recuperação de erros PDU: Segmento 3. Rede – Endereçamento e eleição de rota Transferência confiável através dos meios Conectividade e seleção de rota Endereçamento lógico PDU: Pacote 2. Enlace de Dados – Controle de enlaces e acesso aos meios Transferência confiável através dos meios Endereçamento físico PDU: Frame (ou Quadro) 1. Física – Transmissão binária da informação PDU: Bit BLOG CARLOS WOLKARTT http://blog.wolkartt.com/