Sistemas Distribuídos
Carlos Oberdan Rolim
Ciência da Computação
Sistemas de Informação
Modelos de referência
OSI e TCP/IP
Analogia
Visão do mundo real
Deslocamento de objetos,
físico ou lógico chamado de
fluxo
Questões envolvidos no fluxo
dos objetos
Analogia
Fluxo da mensagem
Conceito de camadas
Remetente
Destinatário
Mensagem
Escrita
Mensagem
Escrita
Envelope
Envelope
Agência
Agência
Rodovia/Malote
Meios de transmissão
Um meio é um “material”
através do qual os pacotes
de dados trafegam.
Cabo coaxial
UTP e STP
Fibra Óptica
Ar (wireless)
Protocolo
É uma descrição formal de um conjunto de regras e
convenções que governam a maneira de comunicação entre
os dispositivos em uma rede.
Linguagem comum:
Português
Camadas, meio físico e protocolos
Comunicação em rede
O modelo OSI
Modelo de referência OSI
A ISO (International Standards Organization) reconheceu a
necessidade das redes trabalharem juntas e se
comunicarem
Por isso, a ISO lança em 1984, o modelo de referência OSI
(Open System Interconnection)
O Modelo de referência OSI é o modelo fundamental para
comunicações em rede
OSI – Modelo em camadas
Permite a visualização das funções de rede que acontecem em
cada camada
Decompõe as comunicações de rede em partes menores e mais
simples.
Padroniza os componentes de rede, permitindo o
desenvolvimento e o suporte por parte de vários fabricantes.
OSI – Modelo em camadas
Possibilita a comunicação entre tipos diferentes de hardware e
de software de rede.
Evita que as modificações em uma camada afetem as outras,
possibilitando maior rapidez no seu desenvolvimento.
Cada camada OSI individual tem um conjunto de funções que ela
deve executar para que os pacotes de dados trafeguem de uma
origem a um destino em uma rede.
OSI – Modelo em camadas
O modelo possui 3 conceitos fundamentais:
Serviços: aquilo que a camada faz
Interfaces: como os processos acima dela podem acessá-la
Protocolos: aqueles usados são de responsabilidade da camada. Pode
ser usado qualquer um desde que viabilize a realização do trabalho
Contribuição mais importante do modelo OSI
As 7 camadas do modelo OSI
Camada Física (Physical)
Compreende as especificações de hardware
(mecânicos,
elétricos,
físicos)
todos
documentados em padrões internacionais.
É a camada onde efetivamente ocorre a
comunicação entre emissor e receptor;
Aplicação
Apresentação
Sessão
Domínio do cabeamento estruturado,
Normas sobre conectores, placas de rede,
cabos, terminadores, etc.
Ex. : Repetidor, HUB, Transceptores;
Unidade de dados : BIT.
Transporte
Rede
Enlace
Física
Camada enlace (Data link)
Responsável pelo acesso lógico ao ambiente
físico, como transmissão e reconhecimento de
erros.
Transforma a camada física em um ambiente
livre de erros
Aplicação
Apresentação
Sessão
Detecção e correção de erros nos frames;
Delimita e estabelece campos
Transporte
Delimitadores por padrão físico, tamanho
ou codificação
Subdividida nas redes IEEE802 (LLC e
MAC);
Controle de fluxo;
Ex.: Placa de Rede, bridge, switch
convencional;
Unidade de dados : QUADRO (frame).
Rede
Enlace
Física
Camada rede (Network)
Cuida do tráfego e roteamento dos dados na
rede
Aplicação
É a camada da interligação entre “padrões
de rede” diferentes;
Apresentação
Controle de operação e contabilização de
recursos;
Roteamento de pacotes e controle de
transmissão entre estações;
Ex. : Roteadores, switchs de camada 3,
protocolo IP;
Sessão
Transporte
Rede
Unidade de dados : PACOTE.
Enlace
Física
Camada transporte (Transport)
Controla a transferência
transmissões
dos
dados
e
isto é executado pelo protocolo utilizado.
Aplicação
Apresentação
Primeira camada fim a fim !
Confiabilidade na entrega de dados no destino;
Sessão
Estabelece qualidade de serviço (QoS);
Estabelecimento de conexões & multiplexação;
Transporte
Protocolos: TCP, UDP;
Rede
Enlace
Física
Camada sessão (Session)
Estabelece as sessões entre os usuários de
diferentes máquinas.
Determina pontos de checagem intermediária
Em caso de problema conexão continua a
partir do último ponto
Controle de fluxo (quem pode transmistir em
que momento);
Gerenciamento de tokens, sincronização;
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Camada apresentação (Presentation)
Sintaxe e semântica;
Aplicação
Representação da informação;
Criptografia, compactação;
Apresentação
Estruturas de dados.
Ex.: protocolo NFS
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
Camada aplicação (Application)
É representada pelo usuário final.
Aplicação
Faz a interface entre o protocolo de comunicação
e a aplicação
Apresentação
Aplicações associadas à comunicação de dados :
Sessão
Telnet
Correio eletrônico
Transporte
Serviços de Sistemas Operacionais de Rede
Serviços de Arquivo, FTP
Rede
WEB Server
Enlace
Física
Usuário no
Sistema B
Aplicação
Apresentação
Dados
A
Dados
Dados
A A
A
Dados
A A
Dados
S
A A
Dados
T
S
A A
Dados
R T
S
A A
Dados
Dados
Sessão
S
A A
Transporte
T
S
Dados
A A
Rede
R T
S
Enlace
E R T
Físico
F
Dados
A A
S
Dados
A A
Dados
E R T
E
S
A A
Dados
E
Usuário no
Sistema B
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Físico
E R T
S
A A
Dados
E
F
F
E R
T
S
A A
Dados
E
F
O modelo TCP/IP
História
1969 – DARPA (Departament of Defense Advanced
Research Projects Agency) projeto ARPANET
Universidade da Califórnia (Los Angeles + Santa Bárbara) + UTAH +
Instituto de Pesquisa de Stanford
TCP/IP sobre UNIX (Universidade da Califórnia de Berkeley)
Anos 85 – National Science Foundation – NSFNET
interconectou ARPANET e outras comunidades de pesquisa
– padronizou TCP/IP
1990 – Brasil se conecta a NFSNET
1993 – Internet uso comercial = popularização
Responsável pelo TCP/IP
ISOC – Internet Society
Padronização do TCP/IP
RFC - Request for Comments (Pedidos para Comentários)
O IAB (Internet Activities Board) é o comitê responsável por definir os
padrões e por gerenciar o processo de publicação dos RFCs.
O IAB coordena dois grupos
IRTF (Internet Research Task Force)
Pesquisa sobre o TCP/IP
IETF (Internet Engineering Task Force)
Problemas ocorridos na Internet
Camada rede
Camada de abstração de hardware
interface com os diversos tipos de
redes (X.25, ATM, FDDI, Ethernet,
Token Ring, Frame Relay, etc).
Equivalente às camadas 1 e 2 (física e
enlace) do modelo OSI
Funções de identificação do meio
e acesso ao meio
Aplicação
Transporte
Internet
LAN: IEEE 802.3, 802.4, 802.5, etc.
WAN: X.25, HDLC, etc.
Rede
Camada internet
Estabelece a troca de pacotes
sem conexão através da malha da
rede física.
Roteamento entre as diferentes
sub-redes, assim como funções
para evitar congestionamento.
Padronizado em um formato de
pacote e protocolo IP - Internet
Protocol.
Aplicação
Transporte
Internet
Rede
Camada transporte
Permite a dois pontos da rede
estabelecerem uma conversação.
Exatamente igual OSI
TCP
(Transmission
Control
Protocol)
provê
um
serviço
confiável e orientado à conexão.
Implementa um mecanismo de
checksum.
UDP (User Datagram Protocol)
provê um serviço não-confiável e
não orientado a conexão, com
melhor tempo de resposta
Aplicação
Transporte
Internet
Rede
Camada aplicação
Reúne os protocolos que fornecem
serviços de comunicação ao
sistema ou ao usuário. Pode-se
separar os protocolos de aplicação
em:
Protocolos de serviços básicos:
fornecem serviços para atender as
próprias necessidades do sistema de
comunicação TCP/IP: DNS, DHCP
Protocolos de serviços para o usuário:
FTP, HTTP, Telnet, SMTP, POP3, IMAP
e outros
Aplicação
Transporte
Internet
Rede
Comparação
Arquitetura OSI
Arquitetura TCP/IP
Aplicação
Apresentação
Aplicação
Sessão
Transporte
Transporte
Rede
Internet
Enlace
Físico
Rede
Comparação
Há diversas semelhanças com o modelo conceitual OSI da
ISO, mas o TCP/IP é anterior à formalização deste modelo
e portanto possui algumas diferenças
Quantidade de camadas
OSI = 7
TCP/IP = 4
OSI descreve apenas os serviços prestados em cada
camada, não definindo os protocolos que atuam nela,
o que pode levar inclusive dois sistemas que seguem o
modelo a não se comunicarem
Maior contribuição do OSI: serviço, interface e protocolo
Comparação
O Modelo OSI é um modelo conceitual, e não a arquitetura
de uma implementação real de protocolos de rede.
TCP/IP foi desenvolvido com o objetivo de resolver um
problema prático: interligar redes com tecnologias distintas
O TCP/IP foi projetado segundo uma arquitetura de pilha,
onde diversas camadas de software interagem somente com
as camadas acima e abaixo.
Comparação
O TCP/IP parece ser mais simples por ter menos camadas
Os protocolos do TCP/IP são os padrões em torno dos quais
a Internet se desenvolveu, portanto o modelo TCP/IP ganha
credibilidade
Em contraste, nenhuma rede foi criada em torno de
protocolos específicos relacionados ao OSI, embora todos
usem o modelo OSI para guiar seu raciocínio
Praticamente todos os sistemas operacionais do mercado
implementam a pilha TCP/IP
Análise final
Crítica ao modelo OSI
Momento ruim
Tecnologia ruim
Camadas vazias
Funções repetidas
Implementação ruim
Inicio x TCP/IP já em uso (Unix)
Crítica ao TCP/IP
Não define claramente interface, serviço e protocolo
Não faz distinção entre camada física e de enlace
Análise final
OSI  ótimo modelo – protocolos não populares
TCP/IP modelo praticamente não existe - protocolos
populares