Informática IndustrialN8INF

Prof. Dr. Cesar da Costa

3.a Aula: Modelo de Referencia e Elementos de Rede

Foi criado para tratar do problema da incompatibilidade entre as redes de computadores e da impossibilidade delas se comunicarem entre as diferentes tecnologias.

Modelo de Referência OSI (Open Systems Interconnection

Modelo baseado na proposta desenvolvida pela ISO (International Standards Organization).

O modelo de referência OSI foi lançado em 1984.

Ele oferecia aos fabricantes um conjunto de padrões, dividido em 7 camadas.

Que garantiam maior compatibilidade e interoperabilidade entre os vários tipos de tecnologias de rede, criados por várias empresas de todo o mundo.

O modelo OSI é dividido em 7 camadas. Veja a seguir o número e o nome de cada camada.

Na verdade o modelo OSI é usado somente para fins didáticos, pois ele divide o funcionamento das redes em várias partes para facilitar o entendimento de quem ainda está apreendendo o funcionamento das redes. A idéia é diminuir a complexidade facilitando o aprendizado.

As camadas do modelo OSI podem ser divididas em três grupos: Aplicação, Transporte e Rede.

Modelo de Referência OSI

Aplicação

Rede

Transporte

Modelo de Referência OSI

Rede

As camadas de rede se preocupam com a transmissão e recepção de dados através da rede e, portanto, são camadas de baixo nível.

Modelo de Referência OSI

A camada de transporte é responsável por pegar os dados recebidos pela rede e repassá-los para as camadas de aplicação de uma forma compreensível, isto é, ela pega os pacotes de dados e transforma-os em dados quase prontos para serem usado pela aplicação.

Transporte

Modelo de Referência OSI

As camadas de aplicação, que são camadas de alto nível, colocam o dado recebido em um padrão que seja compreensível pelo programa (aplicação) que fará uso desse dado.

Aplicação

Quadros x Pacotes

Dados

Pacotes

Quadros

• Um quadro é um conjunto de dados enviado através da rede, de forma mais bruta, ou melhor dizendo, de mais baixo nível.

• Dentro de um quadro encontramos informações de endereçamento físico, como, por exemplo, o endereço real (MAC) de uma placa de rede.

• Um quadro está associado às camadas mais baixas do modelo OSI (Níveis 1 e 2).

Quadros x Pacotes

Dados

Pacotes

Quadros

• Um pacote é um conjunto de dados, criado pela camada 3 de rede.

• Na recepção:

- A camada 3 de rede transforma os quadros recebidos das camadas 1 e 2, em pacotes, que são enviados a camada 4 de transporte.

• Na transmissão:

- A camada 3 de rede transforma os pacotes recebidos da camada 4 de transporte, em quadros, e os envia para as camadas 1 e 2.

Quadros e Pacotes

Quadro: conjunto de dados enviado através da rede (baixo nível)

Endereçamento físico (Exemplo: MAC)

Nível 1 e 2 do modelo OSI

Pacote: informação proveniente de vários quadros (nível mais alto)

Endereçamento virtual (Exemplo: IP)

Nível 3 e 4 do modelo OSI

Cada camada OSI tem um conjunto de funções, que ela deve executar para que os dados trafeguem de uma origem a um destino em uma rede.

Veremos as explicações de cada uma das camadas do modelo OSI e suas funções, partindo do princípio de que temos dois hosts, A e B, e que o host A está transmitindo dados para o host B.

Modelo de Referência OSI

Modelo de Referência OSI

Camada 7

Nome : AplicaçãoFunção:

Esta camada contém uma série de protocolos que são comumente necessários, como transferência de arquivos, o correio eletrônico e pesquisa de diretórios.

Protocolos:

•SMTP

•HTTP

•FTP

•Telnet

Camada 6

Nome : Apresentação, também chamada de Tradução.

Função:

• Compatibiliza a formatação e sintaxe dos dados transmitidos e recebidos.

• Converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão de dados.

• Funções Principais:Formatação (ASCII e EBCDIC)CriptografiaCompactação

Camada 5Nome : Sessão.

Função:

• Estabelece , gerencia e termina as sessões de comunicação através da rede, entre duas máquinas.

• Permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação. Nesta sessão, essas aplicações definem como será feita a transmissão de dados e coloca a marcação nos dados.

• È responsável pela sincronização do fluxo de dados, de modo que um arquivo continue a ser transmitido do ponto onde houve a interrupção no caso de queda da conexão.

• Exemplo:

Recebimento de email : 50%, 100%, parcial ou integral.

Camada 4

Nome : Transporte.

Função:

• Garante a confiabilidade dos dados transferidos, estabelecendo circuitos virtuais.

• No transmissor: É o responsável por pegar os dados enviados pela camada de sessão (5) e dividi-los em pacotes, que serão transmitidos pela camada de rede.

• No receptor: È o responsável por pegar os pacotes recebidos da camada de rede e remontar o dado original para enviá-lo à camada de sessão (5). Inclui controle de fluxo, ou seja, coloca os pacotes recebidos em ordem.

Camada 4

Detecção e correção de erros , tipicamente enviando para o transmissor uma informação de reconhecimento (ACKNOWLEDGE), informando que o pacote foi recebido com sucesso.

Qualidade de serviços.

Estabelece e encerra conexões pela rede, assim como controla o fluxo para que um host rápido não sobrecarregue um mais lento.

Camada 4

A camada de transporte separa as camadas de níveis de Aplicação (Camadas 7, 6 e 5) das Camadas de Rede (Camadas 3, 2 e 1)..

As camadas 7, 6 e 5 estão preocupadas com os dados contidos nos pacotes de dados, para serem enviados ou recebidos pelo programa de Aplicação responsável pelos dados.

As Camadas 3, 2 e 1 estão preocupadas com a maneira com que os dados serão transmitidos ou recebidos pela rede, mais especificamente com os quadros transmitidos pela rede.

Camada 4

Camada 4

Camada 3

Nome : Rede.

Função:

• Fornece o endereçamento hierárquico (IP) para os dispositivos que utilizam a rede.

• Converte o endereço lógico em endereço físico.

• È responsável pelo tratamento de pacotes, determinando a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino, baseado em fatores como condições de tráfego e prioridades.

Camada 2

Nome : Enlace.

Função:

• Controla o aceso ao meio físico.

• Pega os pacotes de dados recebidos da Camada Rede e os transforma em quadros, que serão transmitidos, adicionando informações como endereço MAC da placa de rede de origem, o endereço MAC da placa de rede de destino, os dados em sí e o CRC (Cyclical Redundancy Check).

Camada 2

Nome : Enlace.

• Define o protocolo de acesso a rede:

Ethernet (Padrão IEEE802.3) - não-determinística, também conhecido como CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection).

Token Pass (Padrão IEEE802.5) – determinística,passagem de bastão.

• Serviços disponíveis nesta camada: ADSL, Frame Relay, X.25 e ATM.

Padrão IEEE 802

•IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) criou uma série de padrões de protocolos;

•IEEE 802 é a série mais importante: conjunto de protocolos usados no acesso à rede;

•Três camadas que equivalem as duas primeiras do modelo OSI:

•Camada 2 do modelo OSI é dividida em duas:

• Controle do Link Lógico (LLC - Logic Link Control)

• Controle de Acesso ao meio (MAC - Media Access Control)

Camada dos Protocolos IEEE 802

Modelo de protocolo usado por dispositivos que usam o protocolo IEEE 802

Padrões IEEE

IEEE 802.3 (Ethernet)

Detecção de Colisão CSMA/MD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection):

Todos os dispositivos no mesmo cabo;

Só pode enviar dados quando cabo está livre;

Em caso de colisão, dispositivos esperam tempo aleatório antes de reenviar;

Mais amplamente usados em redes locais;

Velocidade: 10Mbps, 100Mbps e 1Gbps.

IEEE 802.5 (TokenRing)

• Redes com topologia em anel;

• Token (ficha) é um pacote especial, que circula no anel de dispositivo em dispositivo;

• Só quem está com o token pode transmitir, colocando seus dados dentro do quadro de dados;

• A ficha circula até chegar ao seu destino

O dado é descarregado;

O Token fica livre para receber outro dado.

IEEE 802.5 (TokenRing)

• Redes com topologia em anel;

• Token (ficha) é um pacote especial, que circula no anel de dispositivo em dispositivo;

• Só quem está com o token pode transmitir, colocando seus dados dentro do quadro de dados;

• A ficha circula até chegar ao seu destino

O dado é descarregado;

O Token fica livre para receber outro dado.

Camada 1

Nome : Física.

Função:

• Transmite os sinais elétricos ou ópticos que representam as informações.

• Pega os quadros enviados pela camada de Enlace e os transforma em sinais compatíveis com o meio onde os dados deverão ser transmitidos.

• Trata da transmissão de bits brutos através de um canal de comunicação.

• Define especificações elétricas, mecânicas, funcionais, etc.

• Padrões físicos: RS-232C, RS-485, padrão Ethernet e USB.

Padrão RS232C

RS-232 (também conhecido por EIA RS-232C ou V.24) é um padrão de protocolo para troca serial de dados binários entre um DTE (terminal de dados - Data Terminal equipment) e um DCE (comunicador de dados - Data Communication equipment). Era comumente usado nas portas seriais dos CLPs.

Padrão RS485

A comunicação RS485 funciona em modo diferencial. Ou seja, a diferença entre as tensões na linha dirão se o mestre está transmitindo 1 ou 0.

Este tipo de comunicação alcança grandes distâncias de cabo. Podemos chegar até 1200m de cabo estando a mesma funcionando a 9600 bps.

Conforme o baud-rate aumenta, o tamanho do cabo diminui.

Este meio utiliza a estrutura mestre-escravo onde há uma máquina que faz a pergunta e os escravos respondem de acordo com o frame que chegar, estiver com o mesmo endereço ajustado no escravo.

O cabo de comunicação RS 485 é composto de dois fios, sendo um destes chamado de A e o outro de B.

Padrão RS485

LARGURA DE BANDA

A largura de banda (bandwidth) é a capacidade de transmissão que um determinado meio de transmissão possui.

Em meios analógicos a largura de banda é definida em MHz (frequência).

Em sistemas digitais a definição é em quantidade de bits por segundo (bps).

Por exemplo: Ethernet 10/100 Mbps.

LARGURA DE BANDA

A largura de banda pode ser:

Compartilhada

Comutada

Na largura de banda compartilhada (shared bandwidth) cada equipamento transmite quando tiver necessidade e somente um por vez poderá utilizar a largura da banda.

LARGURA DE BANDA

Na largura de banda comutada (switched bandwidth) um equipamento central (topologia estrela) oferece a possibilidade de conexão entre vários pares de usuários, controlando dessa maneira a largura de banda dedicada para cada porta de conexão.

LARGURA DE BANDA

A largura de banda ou taxa de transmissão é um fator importante para que se defina qual tipo de padronização de rede deverá ser utilizado em um determinado projeto.

O valor real da taxa de transmissão de um sistema de dados nunca é o valor da largura de banda.

O valor real da taxa de transmissão é chamada de THROUGHPUT.

BANDA BASE x BANDA LARGA

Banda base – Meio de comunicação digital, que permite a transmissão de apenas uma única portadora (frequência).

Banda larga – Meio de comunicação analógica, onde há divisão em canais para a transmissão de dados, voz e vídeo. Em um único meio é possível transmitir várias portadoras (frequências).

Conceito de: Simplex, Half-Duplex e Full-Duplex

Podemos caracterizar a forma como os dispositivos trocam informações como:

– Simplex: comunicação numa só direção; – Half-Duplex: comunicação nos dois sentidos, porém não simultânea; – Full-Duplex: comunicação nos dois sentidos simultânea .

Modulos de Rede Repetidor Hub’s Transceivers(Conversores) Bridge Switch Roteador / Gateway

Elementos de Rede

Tipo de conexão, UTP, STP, F.O, AUI e Coaxial.

Velocidades de comunicação.

Tipo de Barramento.

Ambiente Operacional

Placa de Rede

Elementos de Rede: Modem

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Modem: Modulador e Demodulador– Permite a interconexão de computadores (ou outros dispositivos) a longas

distâncias.– Basicamente, o modem modula o sinal a ser transmitido para uma

freqüência adequada ao meio de transmissão, de forma a obter o melhor desempenho.

Atualmente um uso muito comum para modems é na conexão para “banda larga”

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Elementos de Rede: Repetidor

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Um repetidor essencialmente é um dispositivo que amplifica um determinado sinal, possibilitando sua transmissão a longas distâncias. Em redes LAN, por

exemplo, a distância máxima entre segmentos, usando cabos UTP, é padronizada em 100 metros.

Com um repetidor podemos ampliar essa distância.

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Quando utiliza-se os transceivers ou conversores, as características técnicas dos meios de transmissão devem ser respeitadas.

Transceivers (Conversor)

Lan 2

Bridge

Lan 1

Bridge

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Lan221-2C-EA-04-AA-3E21-2C-EA-5A-EE-00

Lan101-32-AA-00-2E-5401-32-AA-03-3E-1A

Switch

O switch é uma evolução dos hubs e bridges, ele possui barramentos internos comutáveis que permitem chavear Backbones, tornando-o no momento dedicado a dois nós que podem assim usufruir de toda capacidade do meio físico existente.

Em outras palavras, o switch permite a troca de mensagens entre várias estações ao mesmo tempo, desta forma estações podem obter para si taxas efetivas de transmissão bem maiores do que as observadas anteriormente nos hubs.

Switch

O switch é um equipamento que permite a formação do backbone , arquitetura que nos dias de hoje, se encontra em evidência. Essas características fazem dele hoje a resposta tecnológica mais procurada para responder às crescentes demandas das atuais aplicações em redes.

Switch

Switch

Roteador

O roteador é um equipamento responsável pela interligação das redes LAN (redes locais) uma as outras.

Responsável por qual rota ou destino um determinado pacote deve seguir.

Roteador

Este equipamento atua nas camadas 1,2 e 3 do modelo ISO/OSI. Através de uma série de regras como: rotas estáticas inseridas no roteador, rotas dinâmicas aprendidas através de protocolos de roteamento usado entre roteadores .

Roteador

Aplicações de Roteadores