Como funciona a Internet
Rede
Corporativa
Provedores
de
Acesso
Internet
“routers”
Rede Ethernet
Como funciona a Internet
• Os diferentes segmentos (sub-redes) que compõem a Internet
são conectados por “routers”
• Os segmentos podem ser quaisquer tipos de rede: Ethernet,
token ring, rede de telefonia ...
• Analogia com o sistema postal
– as subredes são os meios por onde trafega a informação
(aviões, caminhões e carteiros)
– os “routers” são responsáveis pelo encaminhamento da
informação entre as diferentes rotas disponíveis (subestação
postal responsável pela triagem e encaminhamento das
cartas a diferentes regiões em que residem os destinatários)
• Há regras definidas para a comunicação entre elementos da rede
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
2
Protocolos (i)
• Protocolo: conjunto de regras prescrevendo estrita aderência à
correta etiqueta e precedência (ex.: serviço militar e
diplomático)
• Protocolos de Comunicação: São conjuntos de regras que
viabilizam e ordenam a comunicação entre entidades
cooperantes em sistemas abertos, possivelmente heterogêneos
(permitem que modelos e tipos diferentes de computadores
possam se conectar e se relacionar independentemente do
fabricante).
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
3
Protocolos (ii)
• Siglas importantes:
– ISO - International Standards Organization (voluntary, nontreaty organization - 1946)
– CCITT- Comité Consultatif International de Télégraphique
et Téléphonique. (subordinado ao ITU - International
Telecomunication
Union / ONU).
– RM-OSI- Reference Modal for Open Systems Interconection
da ISO.
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
4
Arquitetura de Redes (i)
• As modernas redes de computadores são projetadas de modo
altamente estruturado
• são organizadas como uma série de “layers” ou níveis, cada um
construído sobre o seu predecessor.
• O propósito de cada “layer” é oferecer certos serviços aos
“layers” de mais alto nível, “protegendo-os” dos detalhes
referentes à implementação desses serviços
• O “layer” n de uma máquina “A” conduz uma conversação com
o “layer” n da máquina “B” (comunicação virtual)
• As regras e convenções usadas nesta conversação são
coletivamente denominadas como o protocolo do “layer” n
• Arquitetura de Rede: é o conjunto de “layers” e protocolos entre
os vários “layers”
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
5
Arquitetura de Redes (ii)
Host A
Host B
layer n
layer n
Protocolo do layer n
interface
layer n-1
layer n-1
Protocolo do layer n-1
Na realidade os dados não são diretamente transferidos do layer-n do Host-A para o
layer-N do Host-B. Ao invés, cada “layer” transmite os dados e informações de
controle para o nível imediatamente inferior, até que o nível mais baixo seja
alcançado (“layer 1”). Abaixo do “layer 1” está o meio físico (conectando as duas
máquinas) no qual a comunicação estre as máquinas A e B efetivamente ocorre.
Comunicação real: é a que efetivamente se dá no meio físico.
“Interface”: define as operações primitivas e serviços que o “layer” n oferece ao
“layer” n-1
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
6
Arquitetura de Redes: Projeto dos “layers” elementos
necessários
• mecanismo para o estabelecimento de conexão
• algum tipo de endereçamento para identificar uma destinação
específica
• mecanismo para término da conexão
• regras para transferência de dados
• controle de erros (“aknowledgement” de que a mensagem foi
corretamente recebida)
• controle de fluxo de dados (para evitar o “afogamento” do
receptor)
• mecanismos para processar mensagens arbitrariamente longas
(“disassembling, transmission, assembling”)
• escolha de rota quando houver múltiplos paths origem-destino
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
7
O Modelo de Referência da OSI
Protocolo de Aplicação
Aplicação
Protocolo de Apresentação
Apresentação
Protocolo de Sessão
Sessão
Protocolo de Transporte
Transporte
Rede
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Rede
Rede
Enlace
de Dados
Enlace
de Dados
Enlace
de Dados
Enlace
de Dados
Meio
Físico
Meio
Físico
Meio
Físico
Meio
Físico
IMP
IMP
Os “Layers” no Modelo de Referência OSI (i)
• Os quatro primeiros “layers” preocupam-se em fornecer uma
comunicação confiável “end-to-end”
• Os três últimos “layers” fornecem serviços orientados ao
usuário que são úteis a várias aplicações
• Layer Físico: sua função está relacionada com a transmissão dos
bits em estado bruto (“raw bits”) no canal de comunicação.
– Nível de voltagem para apresentar 0’s e 1’s;
– Quantos microssegundos correspondem a 1 bit;
– Se a transmissão pode ser simultânea em ambas as direções;
– Como se estabelece e terminam as conexões;
– Número de pinos no conector para a rede;
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
9
Os “Layers” no Modelo de Referência OSI (ii)
• Layer Enlace de dados ( “Data Link Layer” ): tem por função
transformar os “raw bits” recebidos do “layer” físico em uma
linha que apareça livre de erros para o “network layer”.
– Determina como os “bits” do “layer” físico são agrupados
em “frames”
– trata dos problemas relacionados a erros de transmissão
– regula o fluxo de informação de modo que o receptor não
seja “afogado” pelos dados
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
10
Os “Layers” no Modelo de Referência OSI (iii)
• “Network Layer”: Sua função está relacionada ao controle da
operação da “subnet”.
– Uma decisão chave de projeto é como os “pacotes” são
encaminhados da origem ao destinatário.
– O controle da congestão dos pacotes na subnet também cabe
ao “Network Layer”.
– Em alguns casos há funções de “accounting”.
Nas redes “broadcast”, em que o problema de roteamento é
trivial, o “Network Layer” é simples ou mesmo inexistente.
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
11
Os “Layers” no Modelo de Referência OSI (iv)
• “Transporte Layer”: Sua função básica é prover um transporte de dados
eficiente, confiável e a custo aceitável entre as máquinas origem e destino.
Deve:
– Aceitar os dados do layer sessão
– Particioná-los em unidades menores, se necessário
– Passá-los à camada de rede
– Assegurar-se que todos os pedaços da mensagem são corretamente
recebidos no outro extremo
– A eficiência é fundamental para os ítens acima. Além disto, a camada de
transportes deve isolar a camada de sessão das mudanças inevitáveis que
ocorrem na tecnologia do “hardware”
– Preocupar-se com a multiplexação de vários “message-streams” em um
único canal, ou com o particionamento dos dados entre várias conexões
de rede.
– Deve cuidar do estabelecimento e término das conexões através da rede
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
12
Os “Layers” no Modelo de Referência OSI (v)
• Camada de Sessão: sua função principal é permitir que usuários,
em diferentes máquinas, estabeleçam sessões entre si e
transfiram dados entre si de forma ordenada. Alguns dos seus
serviços são:
– o gerenciamento de diálogos - usa-se um “token” para
determinar quem deve tansmitir os dados (ex.: sistemas de
bancos de dados acessados por terminais remotos)
– sincronização - usado para se reposicionar e entidade de
sessão em um estado conhecido no caso de um erro
– gerência de atividades - (ex.: transações bancárias)
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
13
Os “Layers” no Modelo de Referência OSI (vi)
• Camada de Apresentação: Preocupa-se basicamente com a
preservação do significado da informação transportada entre
diferentes máquinas.
• A camada de apresentação relaciona-se com a SINTAXE e a
SEMÂNTICA da informação transmitida.
• Para se possibilitar a comunicação entre computadores com
diferentes representações internas de informação, as estruturas
de dados devem ser definidas e intercambiadas em modo
abstrato, com um código padrão a ser usado “on the wire” (i.e.,
entre as máquinas). A tarefa de gerenciar estas estruturas de
dados abstratos e convertê-los para a representação interna dos
computadores (e vice-versa) é realizada pela camada de
apresentação. ( + Compressão de Dados e Criptografia ).
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
14
Os “Layers” no Modelo de Referência OSI (vii)
• Layer de Aplicação: Esta camada contém uma variedade de
protocolos para aplicações comumente utilizadas, tais como:
– transferência de arquivos
– eletronic mail
– terminais virtuais
– RJE
– directory lookup (páginas amarelas), etc...
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
15
Os “Layers” na ARPANET
• Aplicação:
• FTP ( File Transfer Protocol )
• SMTP ( Simple Mail Transfer Protocol )
• TELNET ( Remote Login )
• Apresentação: Não existe
• Sessão: Não existe
• Transporte: TCP ( Transmission Control Protocol ) orientado à
conexão
• Rede: IP ( Internet Protocol ) - Connection Less
• Datalink (Enlace): protocolo IMP. IMP ( na realidade incorpora
funções dos níveis 2 e 3 )
• Físico:
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
16
Protocolos na Internet
• TCP/IP integra o “Internet protocol suite” (correspondem aos
“layers” de transporte e de rede no modelo de referência OSI)
• TCP/IP é baseado na tecnologia “connection less”
• A informação é transferida como uma seqüência de datagramas
• Cada datagrama é enviado individualmente pela rede
• TCP é responsável:
– pelo particionamento da mensagem em datagramas
– pela reconstrução da mensagem original no destinatário,
inclusive reordenação dos datagramas
– pelo reenvio de datagramas que eventualmente se percam
• IP é responsável:
– pelo roteamento dos datagramas
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
17
O Encaminhamento das Mensagens na Internet
host K
host J
host Y
1
212
1
2
2
1
2
3
host B
1
host A
2
3
4
2
1
1
22
1
2
3
4
1
2
3
host X
33
4
3
33
44
2
3
1
Endereço dos Computadores na Internet
• Consiste de 4 números, menores que 256, separados por pontos
• O início do endereço identifica a sub-rede da qual o computador
faz parte
• A parte final do endereço identifica o “host” dentro da rede
Ex.: 146.134.8.182
• O “Domain NAme System” torna os endereços mais amigáveis,
substituindo os números por nomes
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
19
Organização do “Domain Name System”
edu
uiuc
cso
ux
ncsa
ux.cso.uiuc.edu - a hierarquia se dá da direita para a esquerda
ux - “host computer”
cso - departamento
uiuc - University of Illinois at Urbana Champaign
edu - instituição educacional
Organização do “Domain Name System”
• classificação por tipo de organização:
.com
.edu
.gov
.mil
.org
.net
• pelo país em que se situa o “host”
.ca .br .fr .uk
• “DNS Servers”: para procurar endereços na Internet
• “root servers”: conhecem os endereços correspondente aos nomes dos
servidores que estão no nível mais à direita
• “domain name”: diz quem é o responsável pelo domínio
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
21
Endereçamento: Informações gerais
• É possível obter somente o domínio, sem o correspondente
endereço numérico. Este domínio ficará associado a um
“host”.
• Os domínios e/ou endereços são obtidos através do robô
[email protected]
• Enviando uma mensagem com um “help” no corpo, para o
robô acima, ele enviará dois formulários com as respectivas
instruções de preenchimento.
Copyright (C) 1995 by Julião Braga & Oscar Farias
22
##