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48
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2 - Protocolos
49
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.1 - O que são os protocolos?
 Protocolos:
50
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.1 - O que são os protocolos?
 Objetivos de protocolos (regras de comunicação):
* Possibilitar a comunicação entre diferentes tipos de terminais
* Suporte a abstração de complexidade da comunicação:
• Utilizadores apenas têm que saber interagir com aplicação
• Utilizadores não têm que se preocupar com os mecanismos de
transporte de dados
 Utilização de hierarquização e modularidade:
* Facilitar gestão de funcionalidades:
• Modularidade:
– Tarefas da rede são distribuídas por layers (camadas) 1 camada:
• Conjto de tarefas relacionadas com uma mesma funcionalidade
• Desenvolvimento de uma funcionalidade numa camada apenas
tem impacto na própria. A camada superior “limita-se” a chamar
a funcionalidade e esperar os seus outputs
– Hierarquização:
• Cada camada interage apenas com as camadas vizinhas
51
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.1 - O que são os protocolos?
 Características da Hierarquização:
* Número de camadas varia por protocolo
* Camadas idênticas comunicam entre si através de um protocolo
igual ou semelhante
* Cada camada interage apenas com as camadas vizinhas
• Cada camada fornece serviços à camada superior e requisita
serviços à camada inferior
• Cada camada comunica com a camada vizinha através de uma
interface por esta fornecida
* Transporte de dados ocorre ao nível da camada mais baixa (física)
52
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.1 - O que são os protocolos?
Mensagem
Informação para
Tradutor
Inglês/Portugûes
Informação para
Secretaria
Filósofo
Tradutor
Portugûes/
Alemão
Secretaria
1
2
3
3
2
1
“I have no
Phone”
Ling. Rede
Portugûes:
“Não tenho
Telefone”
Nº Fax: ...
“Não tenho
Telefone”
Nº Fax: ...
“ Não tenho
Telefone”
Ling. Rede
Portugûes:
“Não tenho
Telefone”
“Ich habe
kein
Phone”
Buda Inglês
em Local A
Filósofo Alemão
em Local B
Arquitectura de protocolo Filósofo-Tradutor-Secretaria
53
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.2 – PDU: Protocol Data Unit
Pacote
(n) PDU
Dados
(n) SDU
Cabeçalho
(n) PCI
54
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
*Protocol Data Unit (PDU)
• Mensagem de Protocolo
*Service Data Unit (SDU)
• Dados transferidos entre a entidade n e a entidade n-1,
como resultado da chamada de uma primitiva de serviço
* Protocol Control Information (PCI)
• Identificador + parâmetros de controlo do PDU (cabeçalho)
2.2 – PDU: Protocol Data Unit
(n) PDU
(n) SDU
(n) PCI
55
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
primitiva (n)
e (n) SDU
entidades da camada n
entidades da camada n-1
entidades da camada n-2
primitiva (n)
e (n) SDU
primitiva (n-1)
e (n-1) SDU
primitiva (n-1)
e (n-1) SDU
primitiva (n-2)
e (n-2) SDU
primitiva (n-2)
e (n-2) SDU
(n-2) PDU
(n-1) PDU
(n) PDU
(n-2) PDU
(n-2)
PCI
(n-1) PDU
(n) PDU
(n-1)
PCI
(n) SDU
(n) PCI
2.2 – PDU: Protocol Data Unit
56
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.3 - A Divisão da Informação em Pacotes
 Objectivos da Divisão da Informação:
* Redução dos atrasos de propagação
* Redução das dimensões das filas de espera de buffers
* Adaptação a formato de protocolos de camadas inferiores
* Possibilidade de intermediar pacotes de diferentes utilizadores
57
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
 Cabeçalhos:
* Necessários para novos pacotes após divisão de dados na Origem (A)
* Maior complexidade introdução de mais informação de controlo
2.4 – Cabeçalhos e Informação de Protocolos
58
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
 Terminal destinatário (B) efetua reagrupamento de informação
dividida na Origem (A) + remoção de cabeçalhos
2.5 – Tratamento de Packets no Destino
59
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.6 - O Modelo OSI
 Modelo OSI (Open Systems Interconnection)
60
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.6 - Modelo OSI
 OSI - Open Systems Interconnection
* Proposto pelo ISO (International Standards Organization)
* Objetivo: Normalização de interligação de sistemas abertos:
• Sistemas modulares independentes de fabricantes
* Utilização de 7 camadas com diferentes funções:
• Camada superior - aplicação
• Camada inferior - interface com meio físico
61
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Ligação de
Dados
Físico
Meio físico de comunicação
2.6 - Modelo OSI
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Ligação de
Dados
Físico
7
6
5
4
3
2
1
7
6
5
4
3
2
1
Utilizador Utilizador
Interface com meio físico
de transmissão
Controlo de acessos e de
erros&fluxo de dados tx ponto-a-ponto
Encaminhamento de informação
entre terminais e redes
Transporte fiável extremo-a-extremo
Controlo de Ligações
Representação de dados
Interface entre utilizador
e aplicação da rede
62
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
 Camada 1 - Física :
* Interface com o meio físico de comunicação
• Define características físicas da transmissão
– Representação física da informação lógica (bits: “0”,”1” )
• Transmissão de bits no canal de comunicação
* Não efetua controlo de erros de transmissão
* Pode aparecer dividida em 2 sub-camadas:
• PHY (PHysical Protocol)
– Independente do meio físico (específica do terminal)
• Ex. codificação / descodificação de conjto de bits a Tx/Rx
(Tx: Transmissão ; Rx: Receção)
• PMD (Physical Medium Dependent)
– Específica do meio de transmissão
• Ex. conectores, Tx e Rx de sinais físicos
2.6 – Modelo OSI
63
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
 Camada 2 - Ligação de Dados (Data Layer Link)
* Controlo de erros e de fluxo de dados “ponto-a-ponto”
• Responsável pela fiabilidade dos dados Tx / Rx pela camada 1
* Dados a transmitir/receber convertidos e manipulados em tramas
de dados:
• Data frames: mensagens da camada 2
* Nas LANs aparece dividida em 2 sub-camadas:
• LLC (Logical Link Control)
– Controlo de fluxo, erros e sequência
• MAC (Medium Access Control)
– Determina quando computador pode efectuar transmissão
2.6 – Modelo OSI
64
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
 Camada 3 - Rede (Network)
* Garante interligação entre quaisquer terminais e redes:
• Utilização de endereços de significado universal (IP)
• Possibilitar a identificação unívoca de todos os terminais e redes
* Encaminhamento de informação (routing):
• Baseados em mecanismos e protocolos específicos (ex. IP)
• Pacotes: mensagens da camada 3
– Utilização de tabelas de encaminhamento de routers:
• Estáticas: caminho invariável
• Dinâmicas: caminho variável em função do estado da rede
2.6 – Modelo OSI
65
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
 Camada 4 - Transporte
* Garantir comunicação fiável “extremidade-a-extremidade”
• Comunicação entre terminais independente do tipo e qualidade
das redes de transporte utilizadas
* Deteção/correção de erros
* Controlo de fluxo/sequência
 Camada 5 – Sessão
* Controlo de estabelecimento, gestão e terminação de sessões
* Uma sessão pode ter múltiplas ligações (diálogos), sendo
caracterizada por um conjunto de parâmetros que se aplicam a
todas as ligações dessa sessão:
• Ex. endereços IP de terminal
2.6 – Modelo OSI
66
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
 Camada 6 - Apresentação
* Garantir normalização de representação de dados transmitidos
entre diferentes terminais:
• Possibilitar comunicação entre terminais que utilizam formatos
específicos do seu fabricante
• Conversão de formatos específicos em formato standard da rede:
ASN.1 (Abstract Syntax Notification), por todos compreendido
 Camada 7 - Aplicação
* Interface entre utilizador de aplicação e rede
* Disponibiliza serviços específicos para cada tipo de aplicação
• Ex. aplicação E-mail usa protocolo de aplicação SMTP
2.6 – Modelo OSI
67
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.7 - O Modelo TCP/IP
 TCP/IP
Especificações de
protocolos
68
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.7 - O Modelo TCP/IP
 Camada Aplicação
* O modelo TCP/IP não sentiu necessidade de existência das
camadas Sessão e Apresentação (modelo OSI)
* Protocolos/Serviços aplicação que correm sobre TCP/IP:
• Telnet : suporte de ligação a terminal remoto/virtual
• FTP (File Transfer Protocol): transferência de ficheiros
• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): correio electrónico
• DNS (Domain Name Service): mapeamento de nomes em
endereços
• HTTP (HyperText Transfer Protocol): transferência de dados em
formato hipertexto / hipermédia
• SNMP (Simple Network Management Protocol): suporte de
aplicações de gestão de rede
• NFS (Network File System): suporte a partilha e acesso a
ficheiros remotos
69
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.7 – O Modelo TCP/IP
Sessão
Rede
Aplicação
Apresentação
Transporte
Ligação de dados
Física
IP
TCP ou UDP
FTP TELNET
SMTP
POP3
NFS
Modelo OSI / Protocolos & Serviços da Internet
DNS
PPP
SNMP HTTP
RDIS X.25
Frame-
Relay
ATM
Ethernet
70
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
45
2.7 - O Modelo TCP/IP
Protcolo HTTP:
71
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.8 - Os standards IEEE
 Standards Nível 2
802.11b: 11 Mbit/s
802.11g: 54 Mbit/s
802.3: Ethernet
802.5: Token Ring
WLAN:
72
R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15
2.8 - Os standards IEEE
 Standards Nível 2
Diferentes
SWs
satisfazem
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R&c 02 14_1 - A Internet e Conceitos Basicos (Parte 1)

  • 1. 48 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2 - Protocolos
  • 2. 49 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.1 - O que são os protocolos?  Protocolos:
  • 3. 50 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.1 - O que são os protocolos?  Objetivos de protocolos (regras de comunicação): * Possibilitar a comunicação entre diferentes tipos de terminais * Suporte a abstração de complexidade da comunicação: • Utilizadores apenas têm que saber interagir com aplicação • Utilizadores não têm que se preocupar com os mecanismos de transporte de dados  Utilização de hierarquização e modularidade: * Facilitar gestão de funcionalidades: • Modularidade: – Tarefas da rede são distribuídas por layers (camadas) 1 camada: • Conjto de tarefas relacionadas com uma mesma funcionalidade • Desenvolvimento de uma funcionalidade numa camada apenas tem impacto na própria. A camada superior “limita-se” a chamar a funcionalidade e esperar os seus outputs – Hierarquização: • Cada camada interage apenas com as camadas vizinhas
  • 4. 51 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.1 - O que são os protocolos?  Características da Hierarquização: * Número de camadas varia por protocolo * Camadas idênticas comunicam entre si através de um protocolo igual ou semelhante * Cada camada interage apenas com as camadas vizinhas • Cada camada fornece serviços à camada superior e requisita serviços à camada inferior • Cada camada comunica com a camada vizinha através de uma interface por esta fornecida * Transporte de dados ocorre ao nível da camada mais baixa (física)
  • 5. 52 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.1 - O que são os protocolos? Mensagem Informação para Tradutor Inglês/Portugûes Informação para Secretaria Filósofo Tradutor Portugûes/ Alemão Secretaria 1 2 3 3 2 1 “I have no Phone” Ling. Rede Portugûes: “Não tenho Telefone” Nº Fax: ... “Não tenho Telefone” Nº Fax: ... “ Não tenho Telefone” Ling. Rede Portugûes: “Não tenho Telefone” “Ich habe kein Phone” Buda Inglês em Local A Filósofo Alemão em Local B Arquitectura de protocolo Filósofo-Tradutor-Secretaria
  • 6. 53 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.2 – PDU: Protocol Data Unit Pacote (n) PDU Dados (n) SDU Cabeçalho (n) PCI
  • 7. 54 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 *Protocol Data Unit (PDU) • Mensagem de Protocolo *Service Data Unit (SDU) • Dados transferidos entre a entidade n e a entidade n-1, como resultado da chamada de uma primitiva de serviço * Protocol Control Information (PCI) • Identificador + parâmetros de controlo do PDU (cabeçalho) 2.2 – PDU: Protocol Data Unit (n) PDU (n) SDU (n) PCI
  • 8. 55 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 primitiva (n) e (n) SDU entidades da camada n entidades da camada n-1 entidades da camada n-2 primitiva (n) e (n) SDU primitiva (n-1) e (n-1) SDU primitiva (n-1) e (n-1) SDU primitiva (n-2) e (n-2) SDU primitiva (n-2) e (n-2) SDU (n-2) PDU (n-1) PDU (n) PDU (n-2) PDU (n-2) PCI (n-1) PDU (n) PDU (n-1) PCI (n) SDU (n) PCI 2.2 – PDU: Protocol Data Unit
  • 9. 56 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.3 - A Divisão da Informação em Pacotes  Objectivos da Divisão da Informação: * Redução dos atrasos de propagação * Redução das dimensões das filas de espera de buffers * Adaptação a formato de protocolos de camadas inferiores * Possibilidade de intermediar pacotes de diferentes utilizadores
  • 10. 57 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15  Cabeçalhos: * Necessários para novos pacotes após divisão de dados na Origem (A) * Maior complexidade introdução de mais informação de controlo 2.4 – Cabeçalhos e Informação de Protocolos
  • 11. 58 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15  Terminal destinatário (B) efetua reagrupamento de informação dividida na Origem (A) + remoção de cabeçalhos 2.5 – Tratamento de Packets no Destino
  • 12. 59 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.6 - O Modelo OSI  Modelo OSI (Open Systems Interconnection)
  • 13. 60 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.6 - Modelo OSI  OSI - Open Systems Interconnection * Proposto pelo ISO (International Standards Organization) * Objetivo: Normalização de interligação de sistemas abertos: • Sistemas modulares independentes de fabricantes * Utilização de 7 camadas com diferentes funções: • Camada superior - aplicação • Camada inferior - interface com meio físico
  • 14. 61 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Ligação de Dados Físico Meio físico de comunicação 2.6 - Modelo OSI Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Ligação de Dados Físico 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 Utilizador Utilizador Interface com meio físico de transmissão Controlo de acessos e de erros&fluxo de dados tx ponto-a-ponto Encaminhamento de informação entre terminais e redes Transporte fiável extremo-a-extremo Controlo de Ligações Representação de dados Interface entre utilizador e aplicação da rede
  • 15. 62 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15  Camada 1 - Física : * Interface com o meio físico de comunicação • Define características físicas da transmissão – Representação física da informação lógica (bits: “0”,”1” ) • Transmissão de bits no canal de comunicação * Não efetua controlo de erros de transmissão * Pode aparecer dividida em 2 sub-camadas: • PHY (PHysical Protocol) – Independente do meio físico (específica do terminal) • Ex. codificação / descodificação de conjto de bits a Tx/Rx (Tx: Transmissão ; Rx: Receção) • PMD (Physical Medium Dependent) – Específica do meio de transmissão • Ex. conectores, Tx e Rx de sinais físicos 2.6 – Modelo OSI
  • 16. 63 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15  Camada 2 - Ligação de Dados (Data Layer Link) * Controlo de erros e de fluxo de dados “ponto-a-ponto” • Responsável pela fiabilidade dos dados Tx / Rx pela camada 1 * Dados a transmitir/receber convertidos e manipulados em tramas de dados: • Data frames: mensagens da camada 2 * Nas LANs aparece dividida em 2 sub-camadas: • LLC (Logical Link Control) – Controlo de fluxo, erros e sequência • MAC (Medium Access Control) – Determina quando computador pode efectuar transmissão 2.6 – Modelo OSI
  • 17. 64 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15  Camada 3 - Rede (Network) * Garante interligação entre quaisquer terminais e redes: • Utilização de endereços de significado universal (IP) • Possibilitar a identificação unívoca de todos os terminais e redes * Encaminhamento de informação (routing): • Baseados em mecanismos e protocolos específicos (ex. IP) • Pacotes: mensagens da camada 3 – Utilização de tabelas de encaminhamento de routers: • Estáticas: caminho invariável • Dinâmicas: caminho variável em função do estado da rede 2.6 – Modelo OSI
  • 18. 65 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15  Camada 4 - Transporte * Garantir comunicação fiável “extremidade-a-extremidade” • Comunicação entre terminais independente do tipo e qualidade das redes de transporte utilizadas * Deteção/correção de erros * Controlo de fluxo/sequência  Camada 5 – Sessão * Controlo de estabelecimento, gestão e terminação de sessões * Uma sessão pode ter múltiplas ligações (diálogos), sendo caracterizada por um conjunto de parâmetros que se aplicam a todas as ligações dessa sessão: • Ex. endereços IP de terminal 2.6 – Modelo OSI
  • 19. 66 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15  Camada 6 - Apresentação * Garantir normalização de representação de dados transmitidos entre diferentes terminais: • Possibilitar comunicação entre terminais que utilizam formatos específicos do seu fabricante • Conversão de formatos específicos em formato standard da rede: ASN.1 (Abstract Syntax Notification), por todos compreendido  Camada 7 - Aplicação * Interface entre utilizador de aplicação e rede * Disponibiliza serviços específicos para cada tipo de aplicação • Ex. aplicação E-mail usa protocolo de aplicação SMTP 2.6 – Modelo OSI
  • 20. 67 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.7 - O Modelo TCP/IP  TCP/IP Especificações de protocolos
  • 21. 68 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.7 - O Modelo TCP/IP  Camada Aplicação * O modelo TCP/IP não sentiu necessidade de existência das camadas Sessão e Apresentação (modelo OSI) * Protocolos/Serviços aplicação que correm sobre TCP/IP: • Telnet : suporte de ligação a terminal remoto/virtual • FTP (File Transfer Protocol): transferência de ficheiros • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): correio electrónico • DNS (Domain Name Service): mapeamento de nomes em endereços • HTTP (HyperText Transfer Protocol): transferência de dados em formato hipertexto / hipermédia • SNMP (Simple Network Management Protocol): suporte de aplicações de gestão de rede • NFS (Network File System): suporte a partilha e acesso a ficheiros remotos
  • 22. 69 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.7 – O Modelo TCP/IP Sessão Rede Aplicação Apresentação Transporte Ligação de dados Física IP TCP ou UDP FTP TELNET SMTP POP3 NFS Modelo OSI / Protocolos & Serviços da Internet DNS PPP SNMP HTTP RDIS X.25 Frame- Relay ATM Ethernet
  • 23. 70 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 45 2.7 - O Modelo TCP/IP Protcolo HTTP:
  • 24. 71 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.8 - Os standards IEEE  Standards Nível 2 802.11b: 11 Mbit/s 802.11g: 54 Mbit/s 802.3: Ethernet 802.5: Token Ring WLAN:
  • 25. 72 R&C+R&I 1 / ISTEC – 14/15 2.8 - Os standards IEEE  Standards Nível 2 Diferentes SWs satisfazem as mesmas funcionalidades dos mesmos protocolos