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Redes de Computadores
Arquitetura de Protocolos
Prof.ª Ana Cristina Benso da Silva
Faculdade de Informática
PUCRS

Redes e Sistemas Distribuídos Profa. Ana Benso
Arquitetura de Protocolos
 Encapsulamento
 Segmentação e Blocagem
 Controle de Conexão
 Entrega ordenada
 Controle de Fluxo
 Controle de Erro
 Endereçamento
 Multiplexação
 Serviços de Transmissão

Encapsulamento
 Adição de informações de controle aos
dados
informações de endereçamento
informações para detecção de erro
informações de controle do protocolo
 Cada protocolo adiciona seus dados de
controle, formando um novo header

Encapsulamento
 Cada nível recebe os dados de níveis superiores,
encapsulando as informações recebidas em um
novo frame

Segmentação
 Blocos de dados estão fora dos limites
 Mensagens do nível de aplicação são
grandes
 Pacotes de redes devem ser pequenos
 Dividir um pacotes em vários é
segmentação (ou fragmentação no TCP/IP)
blocos ATM (células) tem 53 bytes
blocos Ethernet (frames) tem 1500 bytes

Por que Fragmentar?
 Vantagens
controle de erro mais eficiente
igualdade no acesso aos recursos da rede
atraso menor
bufferes menores para envio/recepção
 Desvantagens
Overheads
aumenta as interrupções no receptor
mais tempo de processamento

Controle de Conexão
 Estabelecimento da conexão
 Transferência de dados
 Encerramento da conexão
 Gerenciamento de resets ou perda da
conexão
 Números de seqüência usados para
entrega ordenada
controle de fluxo
controle de erro

Serviço Orientado à Conexão

Serviço Não Orientado à Conexão

Serviços Confirmados
service.request
service.indication
service.confirm
service.response

Serviços Não Confirmado
service.request
service.indication

Entrega Ordenada
 Pacotes passam por diferentes redes até
chegar ao destino
 Pacotes podem chegar fora de ordem
 Número seqüencial permite a ordenação
dos pacotes

Controle de Fluxo
 Executado pela entidade receptora
 Limita a quantidade ou a taxa de
transferência dos dados
 Stop and wait
 Sistema de créditos
Sliding window

Controle de Erros
 Controla perdas e erros de transmissão
 Detecção de erros
 A origem insere bits para detecção de erros
 O receptor verifica a ocorrência de erros
 Se está OK, aceita o pacote (acknowledge)
 Se tem erros, descarta o pacote
 Retransmissão
 Se o reconhecimento não chegar a origem em tempo,
retransmite o pacote.
 Executado em vários níveis

Endereçamento
 Nível do Endereçamento
 Escopo do Endereçamento
 Identificadores de Conexão
 Modo de Endereçamento

Nível do Endereçamento
 Nível na arquitetura em uso na entidade
 Endereço único para cada sistema e
roteadores
 Endereço de nível de rede
Endereço IP (TCP/IP)
NSAP - Network service access point (OSI)
 Processos dentro do sistema
Número da porta (TCP/IP)
SAP - Service access point (OSI)

Conceitos de Endereço

Escopo do Endereçamento
 Endereço global único
 Existe somente um sistema com endereço X
 Aplicabilidade global
 Em qualquer sistema é possível identificar qualquer
outro sistema pelo seu endereço global
 O endereço X identifica um sistema visível de qualquer
lugar da rede
 Exemplo: Endereços MAC em redes IEEE 802

Modos de Endereçamento
 Usualmente um endereço refere-se a um
único sistema
Unicast
 Pode endereçar todas as entidades dentro
de um domínio
Broadcast
 Pode endereçar um subconjunto de
entidades dentro de um domínio
Multicast

Multiplexação
 Suporte a múltiplas conexões em uma
máquina
 Mapeamento de múltiplas conexões de um
nível e uma conexão de outro nível

Serviços de Transmissão
 Prioridade
controle de mensagens
 Quality of service (QoS)
throughput mínimo aceitável
retardo máximo aceitável
 Segurança
restrições de acesso

Modelo de Referência OSI
Princípios:
 nível tem funções bem definidas e
diferenciadas
 números de níveis suficientes para conter
as funções distintas sem sobrecarga ou
redundância
 arquitetura para interoperabilidade de
sistemas heterogêneos

Open System Interconnection
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Redes
Enlace
Físico
Transferência de Arquivos, E-mail, etc
Sintaxe Abstrata, Sintaxe de Contexto
Estabelecimento e Gerência da Conexão
Comunicação fim-a-fim
Roteamento, endereçamento,...
Ethernet, Fast Ethernet, ...
Transmissão de sinais

OSI - Protocolo de Nível N
P. Sessão
Físico
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
Físico
Enlace
Rede
Transporte
Sessão
Apresentação
Aplicação
P. Aplicação
P. Apresentação
P. Transporte
P. Rede
P. Enlace
P. Físico

O Ambiente OSI

Fluxo de Informações
 No envio os dados são processados do nível mais alto para o mais
baixo
 Na recepção os dados recebidos são processados na ordem inversa

Framework OSI

Framework ...
N + 1
N
N - 1
SAP
SA
P
N + 1
N
N - 1
SAP
SA
P
Protocolo N + 1
Protocolo N
Protocolo N - 1

Conceitos
 Especificação de protocolos
 operam entre o mesmo nível entre dois sistemas
 pode envolver diferentes sistemas operacionais
 a especificação deve ser precisa
 no formato das unidades de dados
 na semântica de todos os campos
 Definição de Serviço
 descrição do que é provido
 Endereçamento
 referenciado pelos SAPs (Service Access Points)

Níveis OSI
 Físico
dispositivos entre interfaces físicas
mecânica
elétrica
funcional
procedural
 Enlace
ativação, manutenção e desativação de um
enlace confiável
detecção e controle de erro

Níveis ...
 Rede
 informações de transporte
 níveis superiores não necessitam conhecer a tecnologia
subjacente
 Transporte
 transporte de dados entre sistemas fim-a-fim
 controle de erro
 sequenciamento
 controle de fluxo
 QoS

Níveis ...
 Sessão
 Controle de diálogos entre aplicações
 Sincronização
 Recuperação de falhas
 Apresentação
 Codificação e formatação de dados
 Compressão de dados
 Criptografia
 Aplicação
 X.500, X.400, FTAM, CMISE (CMIP), ...

O Uso de Relay

Modelo TCP/IP
 Arquitetura de protocolos comercialmente
dominante
 Especificada e extensivamente utilizada
antes da OSI
 Desenvolvida por pesquisadores do
departamento de defesa
 Usada na Internet

Modelo TCP/IP
Aplicação
Tranporte
Internetwork
Host to Network
FTP Telnet HTTP
TCP UDP
IP
Ethernet Ponto-a Fast E.
Ponto
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico

Arquitetura TCP/IP
 Nível de Aplicação
 Comunicação entre processos de aplicação
 Nível de Transporte
 Transmissão de dados fim-a-fim
 Pode incluir mecanismos de confiabilidade (TCP)
 Suprime detalhes dos níveis inferiores
 Nível de Rede
 Roteamento de pacotes
 Interface entre o sistema e a rede

PDUs no TCP/IP

Protocolos de Aplicação TCP/IP

Redes de Computadores
Comunicação de Dados
Prof.ª Ana Cristina Benso da Silva
Faculdade de Informática
PUCRS

Modelo de Comunicação
 Origem
 Gera dados a serem transmitidos
 Transmissor
 Converte os dados em sinais transmissíveis
 Sistema de Transmissão
 Transmite os sinais
 Receptor
 Converte os sinais recebidos em dados
 Destino
 Trata os dados recebidos

Modelo - Diagrama

Comunicação
 Utilização do sistema de transmissão
 Interfaceamento
 Geração de Sinais
 Sincronização
 Detecção e correção de erros
 Endereçamento e roteamento
 Formatação das mensagens
 Segurança
 Gerenciamento da rede

Modelo de Comunicação - Sinais

A Rede
 Ligações ponto-a-ponto nem sempre são
práticas
distância entre os dispositivos
grande número de dispositivos interconectados
 Rede de comunicação

Modelo de Rede

Wide Area Networks - WANs
 Grande áreas geográficas
 Rede pública de comunicação
 Híbrida = redes pública + redes privada
 Tecnologias
Redes de Comutação de Circuitos
Redes de Comutação de Pacotes
Frame relay
Asynchronous Transfer Mode (ATM)

Local Area Networks - LANs
 Distâncias geográficas pequenas
 Usualmente privadas
 Alta taxa de transferência de dados (Mbps)
 Tecnologias
Ethernet, Fast Ethernet, GigaEthernet
Token Ring
ATM

Protocolos x Modelo de
Comunicação

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