Comunica o de dados
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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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Comunicação de Dados

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Presentation Transcript


Comunica o de dados

Comunicação de Dados

por

Fernando Luís Dotti

[email protected]


Sum rio

Sumário

  • Modelo de sistema de comunicação

  • WANs, LANs

  • Arquiteturas de Protocolos

* Fontes: Stalling, W. Data and Computer CommmunicationsTransparências 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


Modelo diagrama

Modelo - Diagrama


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


Modelo de comunica o sinais

Modelo de Comunicação - Sinais


A rede

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

Modelo de Rede


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 protocolos

Arquitetura de Protocolos


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 protocolos3

Arquitetura de Protocolos

  • Exemplo: TCP/IP


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.


Arquitetura de protocolos tcp ip1

Arquitetura de Protocolos TCP/IP


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


Protocol data units pdu3

Protocol Data Units (PDU)


Pdus notcp ip

PDUs noTCP/IP


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 servi o n o orientado a conex o

Arquitetura de Protocolos Serviço não Orientado a Conexão


Arquitetura de protocolos servi o orientado a conex o

Arquitetura de Protocolos Serviço Orientado a Conexão


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 n o confirmados

service.request

service.indication

Arquitetura de Protocolos Serviços não Confirmados


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 conceitos de endere o

Arquitetura de Protocolos Conceitos de Endereço


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


Comunica o de dados

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


Comunica o de dados

OSI


Osi framework

OSI - Framework


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), ...


Osi o uso de relay

OSI - O Uso de Relay


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


Osi v tcp ip

OSI v TCP/IP


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


Protocolos de aplica o tcp ip

Protocolos de Aplicação TCP/IP


Protocolos internet

Protocolos Internet


Protocolos internet1

Protocolos Internet


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