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Comunicação de Dados

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Comunicação de Dados - PowerPoint PPT Presentation


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Comunicação de Dados. por Fernando Luís Dotti [email protected] Sumário. Modelo de sistema de comunicação WANs, LANs Arquiteturas de Protocolos. * Fontes: Stalling, W. Data and Computer Commmunications Transparências Stallings e Ana Benso. Modelo de Comunicação. Origem

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Presentation Transcript
sum rio
Sumário
  • Modelo de sistema de comunicação
  • WANs, LANs
  • Arquiteturas de Protocolos

* Fontes: Stalling, W. Data and Computer Commmunications Transparências Stallings e Ana Benso

modelo de comunica o
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
comunica o
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
a rede
A Rede
  • Ligações ponto-a-ponto nem sempre são práticas
    • distância entre os dispositivos
    • grande número de dispositivos interconectados
  • Rede de comunicação
wide area networks wans
Wide Area Networks - WANs
  • Grandes áreas geográficas
  • Rede pública de comunicação
  • Híbrida = redes públicas + redes privadas
  • Tecnologias
    • Redes de Comutação de Circuitos
    • Redes de Comutação de Pacotes
    • Frame relay
    • Asynchronous Transfer Mode (ATM)
chaveamento de circuito
Chaveamento de Circuito
  • Caminho de comunicação dedicado é estabelecido durante a conversação
  • e.g. rede de telefonia
chaveamento de pacote
Chaveamento de Pacote
  • Dados enviados em pequenos pacotes de dados
  • pacotes passados de nodo em nodo entre fonte e destino
  • usado para comunicação terminal-computador e computador-computador
frame relay
Frame Relay
  • Chaveamento de pacote:
    • alto overhead para compensar erros existentes no canal de transmissão
  • Sistemas modernos são mais confiáveis
  • Erros tratados no sistema final e não em nodos intermediários
  • Maior parte do overhead é eliminado
asynchronous transfer mode
Asynchronous Transfer Mode
  • ATM
  • Evolução do frame relay
  • Baixo overhead para controle de erros
  • Pacotes de tamanho fixo - célula
  • Desde alguns Mbps até Gbps
  • Possível alocar canais de capacidade garantida
local area networks lans
Local Area Networks - LANs
  • Distâncias pequenas
    • soluções técnicas diferentes
  • Usualmente privadas
  • Alta taxa de transferência de dados
  • Tecnologias
    • Ethernet, Fast Ethernet, GigaEthernet
    • Token Ring
    • ATM
arquitetura de protocolos1
Arquitetura de Protocolos
  • controle de erros: canais mais confiáveis - retransmissão
  • reseqüenciamento: reordenar mensagens fora de ordem
  • controle de fluxo: evita “inundar” receptor mais lento
  • controle de congestionamento: evita “inundar” rede mais lenta
  • fragmentação: dividir mensagens em pedaços menores para adaptar a camada de protocolo inferior
  • multiplexação: combinar várias sessões de comunicação em um “canal”
  • compressão de dados
  • translação de formatos entre fonte e destino
  • resolução de endereços
  • roteamento de pacotes
  • ...
arquitetura de protocolos2
Arquitetura de Protocolos
  • Divisão da complexidade
  • Tarefa de comunicação dividida em módulos
  • Módulos -> protocolos
arquitetura de protocolos tcp ip
Arquitetura de Protocolos TCP/IP
  • Desenvolvido pela Agencia de Progetos Avançados de Pesquisa (US Defense Advanced Research Project Agency -DARPA) para sua rede de pacotes (ARPANET)
  • Utilizado na internet
  • Níveis principais
    • aplicação
    • transporte fim a fim
    • internet
    • nível de acesso a rede
    • nível físico
n vel f sico
Nível Físico
  • Interface entre dispositivo de transmissão (computador) e meio de transmissão ou rede
  • Características do meio de transmissão
  • Níveis de sinais
  • Taxas de transmissão
  • etc.
n vel de acesso a rede enlace
Nível de acesso a rede (enlace)
  • Troca de dados entre sistemas adjacentes - i.e. compartilham mesma rede física
  • endereçamento
  • controle de erros, fluxo
n vel internet ip
Nível Internet (IP)
  • Sistemas podem estar acoplados a diferentes redes físicas
  • Funções de roteamento entre redes físicas diferentes
  • Implementado em sistemas finais e roteadores
n vel de transporte tcp
Nível de Transporte (TCP)
  • Entrega confiável dos dados
    • ordenação
    • entrega completa
    • eliminação de duplicatas
n vel de aplica o
Nível de Aplicação
  • Suporte a aplicações do usuário
    • e.g. http
    • SMPT
    • ftp
    • telnet
    • etc.
protocol data units pdu
Protocol Data Units (PDU)
  • Em cada nível, protocolos são utilizados para comunicar
  • Informação de controle é adicionada aos dados do usuário em cada nível
protocol data units pdu1
Protocol Data Units (PDU)
  • PDU de Transporte
    • dados vindos da aplicação
    • nível de transporte pode fragmentar os dados
    • cada fragmento com um cabeçalho de controle, adicionando:
      • endereço final
      • número de sequencia
      • código de detecção de erro
    • Dados do usuário + controle = PDU de transporteUnidade de Dado do Protocolo de Transporte
protocol data units pdu2
Protocol Data Units (PDU)
  • PDU de Rede
    • dados vindos do nível de transporte
    • nível de rede adiciona endereços origem e destino
    • Dados do usuário (PDU de Transporte) + controle = PDU de redeUnidade de Dado do Protocolo de Rede
arquitetura de protocolos4
Arquitetura de Protocolos
  • Elementos básicos
    • Sintaxe
      • Formato dos dados e controle transmitidos
    • Semântica
      • significado do controle transmitido
    • Temporização
      • Diferenças de velocidade na rede
      • Validade das informações
arquitetura de protocolos5
Arquitetura de Protocolos
  • Encapsulamento
  • Segmentação e Blocagem
  • Controle de Conexão
  • Entrega ordenada
  • Controle de Fluxo
  • Controle de Erro
  • Endereçamento
  • Multiplexação
  • Serviços de Transmissão
arquitetura de protocolos encapsulamento
Arquitetura de Protocolos Encapsulamento
  • Adição de informações de controle aos dados
    • informações de endereçamento
    • informações para detecção de erro
    • informações de controle do protocolo
arquitetura de protocolos segmenta o
Arquitetura de Protocolos Segmentação
  • Blocos de dados estão fora dos limites
  • Mensagens do nível de aplicação são grandes
  • Pacotes de redes devem ser pequenos
  • Divir um pacotes em vários é segmentação (ou fragmentação no TCP/IP)
    • blocos ATM (células) tem 53 bytes
    • blocos Ethernet (frames) tem 1500 bytes
arquitetura de protocolos por que fragmentar
Arquitetura de Protocolos Por que Fragmentar?
  • Vantagens
    • controle de erro mais eficiente
    • igualdade no acesso aos recursos da rede
    • atraso menor
    • bufferes menores para envio/recepção
  • Desvantagens
    • Overhead
    • aumenta as interrupções no receptor
    • mais tempo de processamento
arquitetura de protocolos controle de conex o
Arquitetura de Protocolos Controle de Conexão
  • Estabelecimento da conexão
  • Transferência de dados
  • Encerramento da conexão
  • Gerencimamento de resets ou perda da conexão
  • Números de seqüência usados para
    • entrega ordenada
    • controle de fluxo
    • controle de erro
arquitetura de protocolos entrega ordenada
Arquitetura de Protocolos Entrega Ordenada
  • Pacotes passam por diferentes redes até chegar ao destino
  • Pacotes podem chegar fora de ordem
  • Número sequecial permite a ordenação dos pacotes
arquitetura de protocolos controle de fluxo
Arquitetura de Protocolos 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
arquitetura de protocolos controle de erros
Arquitetura de Protocolos 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
arquitetura de protocolos servi os confirmados

service.request

service.indication

service.response

service.confirm

Arquitetura de Protocolos Serviços Confirmados
arquitetura de protocolos endere amento
Arquitetura de Protocolos Endereçamento
  • Nível do Endereçamento
  • Escopo do Endereçamento
  • Identificadores de Conexão
  • Modo de Endereçamento
arquitetura de protocolos n vel do endere amento
Arquitetura de Protocolos Nível do Endereçamento
  • Nível na arquietura em uso na entidade
  • Endereço único para cada sistema (hostsI) 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)
arquitetura de protocolos escopo do endere amento
Arquitetura de Protocolos Escopo do Endereçamento
  • Endereço 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 vísivel de qualquer lugar da rede
  • Exemplo: Endereços MAC em redes IEEE 802
arquitetura de protocolos identificadores de conex o
Arquitetura de Protocolos Identificadores de Conexão
  • Transferência orientada a conexão
  • Alocar identirficador durante transferência
    • reduz overhead: identificadores menores que endereços globais;
    • roteamento pode ser fixo, baseado nos identificadores
arquitetura de protocolos modos de endere amento
Arquitetura de Protocolos 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
arquitetura de protocolos multiplexa o
Arquitetura de Protocolos Multiplexação
  • Suporte a múltiplas conexões em uma máquina
  • Mapeamento de múltiplas conexões de um nível e uma conexão de outro nível
arquitetura de protocolos servi os de transmiss o
Arquitetura de Protocolos Serviços de Transmissão
  • Prioridade
    • controle de mensanges
  • Quality of service (QoS)
    • throughput mínimo aceitável
    • retardo máximo aceitável
  • Segurança
    • restrições de acesso
modelo de refer ncia osi open systems interconnection
Modelo de Referência OSI - Open Systems Interconnection

Princípios:

  • nível tem funções bem definidas e diferenciadas
  • números de níveis suficientes para conter as funções distintas sem sobrecaga ou redundância
  • arquitetura para interoperabilidade de sistemas heterôgeneos
slide53

Aplicação

Apresentação

Sessão

Transporte

Redes

Enlace

Físico

OSI

Transferência de Arquivos, E-mail, etc

Sixtaxe Abstrata, Sintaxe de Contexto

Estabelecimeto e Gerência da Conexão

Comunicação fim-a-fim

Roteamento, endereçamento,...

Funções entre máquinas adjacentes, acesso ao meio

Transmissão de sinais

osi protocolo de n vel n
OSI - Protocolo de Nível N

P. Aplicação

Aplicação

Aplicação

P. Apresentação

Apresentação

Apresentação

P. Sessão

Sessão

Sessão

P. Transporte

Transporte

Transporte

P. Rede

Rede

Rede

P. Enlace

Enlace

Enlace

P. Físico

Físico

Físico

osi framework1

Protocolo N + 1

N + 1

N + 1

SAP

SAP

Protocolo N

N

N

SAP

SAP

Protocolo N - 1

N - 1

N - 1

OSI - Framework ...
osi conceitos
OSI - Conceitos
  • Especificação de protocolos
    • operam entre o mesmo nível entre dois sistemas
    • pode envolver diferentes sistemas operacionais
    • precisa
      • o formato das unidades de dados
      • a semântica de todos os campos
  • Definição de Serviço
    • descrição do que é provido
  • Endereçamento
    • referciando pelos SAPs (Service Access Points)
osi n veis
OSI - Níveis
  • Físico
    • dispositivos entre interfaces físicas
      • mecânica
      • elétrica
      • funcional
      • procedural
  • Enlace
    • ativação, manutenção e desativação de um enlace confiável
    • detecção e controle de erro
osi n veis1
OSI - Níveis
  • Rede
    • roteamento
    • 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
osi n veis2
OSI - 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), ...
arquitetura tcp ip
Arquitetura TCP/IP
  • Arquitetura de protocolos comercialmente dominante
  • Especificada e extensivamente utilizada antes da OSI
  • Desenvolvida por pesquisadores do departamento de defesa
  • Usada na Internet
arquitetura tcp ip1
Arquitetura 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 ip2
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
    • Rotemamento de pacotes
    • Interface entre o sistema e a rede
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