Modelo Osi b5n23
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Tecnologia em Sistemas para Internet Redes de Computadores e Aplicações Aula 02 – Modelo de Referência OSI (Open Systems Interconnection) e Pilha T/IP
Prof. Diego Pereira
Disciplina Redes de Computadores
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte – Câmpus Currais Novos
Objetivos Entender o que é uma pilha de protocolos; Conhecer o Modelo de Referência OSI; Aprender a função de cada camada do Modelo Referência OSI; Conhecer a pilha de protocolos T/IP; Identificar quais são os principais protocolos da pilha T/IP e em que camada eles atuam; Diferenciar a pilha de Protocolos T/IP do Modelo de Referência OSI; Prof. Diego Pereira
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Introdução Vimos que o protocolo implementa as regras usadas na comunicação de dados entre os dispositivos; Na realidade, diversos protocolos são usados, cada um com uma finalidade específica; O conjunto de protocolos usados em uma comunicação chamamos de pilha de protocolos; Existem diferentes pilhas de protocolos, entretanto, não realizam comunicação entre si(precisa de um tradutor); T/IP NetBEUI(IBM) IPX/SPX Prof. Diego Pereira
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O Modelo OSI As soluções em redes de computadores eram proprietárias, cada fabricante usava uma tecnologia; Com intuito de facilitar a interconexão de sistemas de computadores, a ISO(International Standards Organization) desenvolveu um modelo de referência, o modelo OSI. Open Systems Interconnection (Interconexão de Sistemas Abertos) Sistemas abertos a comunicação com outros sistemas;
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O Modelo OSI Fabricantes iriam se basear nele para desenvolver seus protocolos; O OSI é um modelo de 7(sete) camadas; Em teoria cada camada é de responsabilidade de um protocolo específico;
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O Modelo OSI Princípios aplicados na construção do modelo 1. 2. 3. 4. 5.
Cada camada deve ser criada onde houver necessidade de outro grau de abstração; Cada camada deve executar uma função bem definida; A função de cada camada deve ser escolhida tendo em vista a definição de protocolos padronizados internacionalmente; Os limites de camadas devem ser escolhidos para minimizar o fluxo de informações pelas interfaces; O número de camadas deve ser grande o bastante para que funções distintas não precisem desnecessariamente colocadas na mesma camada e pequeno o suficiente para que a arquitetura não se torne difícil de controlar. (TANENBAUM, 2011)
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O Modelo OSI 7
Aplicação
6
Apresentação
5
Sessão
4
Transporte
3
Rede
2
Enlace
1
Física 7 Modelo de Referência OSI
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Como ocorre a comunicação? Computador 1
Computador 2
Aplicação
Apresentação
Aplicação Cada camada, a para a imediatamente inferior.
Apresentação
Sessão
Sessão
Transporte
Transporte
Rede
Rede
Enlace
Cada camada, a para a imediatamente superior.
Física
Enlace Física
Meio 8 Físico Prof. Diego Pereira
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Encapsulamento Na transmissão de um dado: Cada camada recebe as informações da camada imediatamente superior; Acrescenta as informações pelas quais ela é responsável; a os dados para a camada imediatamente inferior;
Esse processo é chamado encapsulamento;
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Encapsulamento
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Camadas do Modelo OSI Camada de Aplicação (7) Faz a interface entre a pilha de protocolos e o aplicativo que pediu ou irá receber a informação; Exemplos: HTTP(Web), FTP(Transferência de arquivos), SMTP(Email);
Camada de Apresentação (6) Converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão do dado, ou seja, um formato estendido pelo protocolos usado; Conversão do padrão de caracteres (web) quando o dispositivo transmissor usa um padrão diferente do ASCII Está diretamente relacionada à sintaxe e à semântica das informações; Criptografia e compressão de dados;
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Camadas do Modelo OSI Camada de Sessão (5) Permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação; Diferentes usuários conectados; Sincronização;
Camada de Transporte (4) Pegar os dados vindos da camada de Sessão, dividi-los em segmentos e enviar para camada de Rede; Camada de comunicação fim-a-fim; Process-to-process; Controle de fluxo e ordem; Prof. Diego Pereira
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Camadas do Modelo OSI Camada de Rede (3) Endereçamento lógico dos pacotes; Tradução de endereços lógicos em endereços físicos;
Qualidade de serviço(QoS): Prioriza a entrega de determinado pacote;
Determinação da rota Baseia-se em condições de tráfego e prioridades;
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Camadas do Modelo OSI Camada de Enlace (2) Também chamada Link de Dados; Pega os pacotes oriundos da camada de Rede e transforma em: Quadros(Ethernet – tamanho variável) Células(ATM – tamanho fixo)
Fornecer informações sobre os endereços físicos de origem e destino(MAC Addres) do quadro; Controlar o o ao canal compartilhado;
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Camadas do Modelo OSI MAC Address(48 bits) 3 octetos identificam o fabricante; 3 octetos identificam a interface;
Para visualizar o endereço MAC da interface digite no prompt ipconfig /all ou getmac em máquinas Windows, ou ifconfig em ambiente Linux.
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Camadas do Modelo OSI Camada Física (1) Pega os quadros enviados pela camada de Enlace e os transforma em sinais compatíveis com o meio; Meio elétrico(0s e 1s convertidos em pulsos elétricos transmitidos pelo cabo) Meio óptico(0s e 1s convertidos em sinais luminosos)
Papel desempenhado pela placa de rede; Quantidade de pinos deve ter o conector de rede e qual a finalidade de cada um deles;
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PILHA DE PROTOCOLOS T/IP
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Motivação Realidade Atual Ampla adoção das diversas tecnologias de redes de computadores Evolução das tecnologias de comunicação Redução dos custos dos computadores
Dificuldades Restrições ao número de dispositivos conectados Tecnologias incompatíveis inviabilizam a interoperabilidade
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Motivação Alternativas Adotar mecanismos que permitam a interoperabilidade Interconectar as diferentes redes Compatibilizar a heterogeneidade das múltiplas tecnologias de redes
Solução Tecnologia de inter-redes
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Tecnologia de inter-redes Conceito Conjunto de protocolos que permitam a interconexão de redes heterogênias;
Benefícios Acomodação de múltiplas plataformas de hardware e software; Esconde os detalhes do hardware da rede; Permite a comunicação dos dispositivos de forma independente do tipo de rede física adotada;
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Introdução O Modelo de Referência T/IP foi usado na ARPANET; Surgiu da necessidade de se conectar várias redes de maneira uniforme; Definido pela primeira vez em 1974(Cerf e Kahn); Uma nova perspectiva em 1985(Leiner et al); Filosofia do projeto na qual se baseia é discutida em 1988(Clark);
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Introdução Departamento de Defesa dos EUA A rede deveria ser capaz de sobreviver à perdas, a comunicação deveria ser mantida enquanto as máquinas de origem e destino estivessem funcionando; Necessária uma arquitetura flexível, capaz de ar tanto transferência de arquivos, quanto a transmissão de dados de voz em tempo real;
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Família de protocolos T/IP Conceito: Conjunto de padrões de redes que permitem a interconexão de redes e sistemas heterogêneos Redes físicas com diferentes tecnologias de o; Equipamentos desenvolvidos por diferentes fabricantes, com diferentes arquiteturas de hardwares e que executam em diferentes Sistemas Operacionais;
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Família de protocolos T/IP Quem pode utilizar ? Qualquer organização que deseje interconectar suas diversas na forma de uma inter-rede; Não requer uma conexão com a internet; A internet é apenas uma demonstração concreta da validade da tecnologia T/IP;
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Modelo de Interconexão E9
E1 E2 N5
R3 N1
R4
R1
R2 N4
N2 N3
E3 E4
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E5
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E6
E7
E8
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O Modelo T/IP
4
Aplicação
3
Transporte
2
Internet
1
Host/Rede
26 Modelo de Referência T/IP Prof. Diego Pereira
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Arquitetura em camadas Objetivo Estruturar o hardware e o software de um projeto de rede; Divide e organiza os problemas de comunicação em camadas hierárquicas; Cada camada é responsável por uma função específica e usa as funções oferecidas pelas camadas inferiores; Uma arquitetura de rede é definida pela combinação dos diversos protocolos nas várias camadas;
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Arquitetura T/IP Mensagem
Aplicação
FTP, HTTP, SMTP
Seguimento/Datagrama UDP
Transporte
T/UDP
Internet
IP/ICMP
Datagrama IP Quadro
Host/Rede
Ethernet, PPP, Token Ring
Abordagem Top-Down Prof. Diego Pereira
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Botton-Up Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte – Câmpus Currais Novos
A Camada de Host/Rede A pilha T/IP não especifica o que ocorre nessa camada, a única exigência é que o host se conecta a rede usando algum protocolo capaz de enviar pacotes IP; Serviço não orientado a conexão; É uma interface entre os hosts e o enlace de transmissão (canal);
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A Camada Internet Também chamada de Inter-redes; Permitir que os hosts injetem pacotes em qualquer rede e garantir que eles trafegarão independentemente até o destino; Não importa a ordem; Define um formato de pacote oficial e um protocolo chamado IP(Internet Protocol); Então, a função da camada é entregar pacotes IP;
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A Camada de Transporte Permitir a conversação entre os hosts de origem e destino; T(Transmission Control Protocol) Protocolo orientado a conexão;
UDP( Datagram Protocol) Protocolo sem conexão;
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A Camada de Aplicação Contém todos os protocolos de alto nível; TELNET(Terminal Virtual); FTP(File Transfer Protocol); SMTP(Send Mail Transfer Protocol); DNS(Domain Name System); HTTP(Hypertext Transfer Protocol);
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Relação entre as camadas
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Comunicação no Modelo OSI
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Modelo OSI x Modelo T/IP 7
Aplicação
6
Apresentação
5
Sessão
4
4
Aplicação
Transporte
3
Transporte
3
Rede
2
Internet
2
Enlace
1
1
Host/Rede
Física Modelo de Referência OSI
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Modelo de Referência T/IP Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte – Câmpus Currais Novos
Pilha de Protocolos da Internet A Internet utiliza uma pilha de protocolos mista, ou seja, ela é resultado da mistura das duas pilhas de protocolo;
Modelo OSI
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Modelo T/IP
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Pilha de Protocolos da Internet
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Pilha de Protocolos da Internet
5
Aplicação
4
Transporte
3
Rede
2
Enlace
1
Física
Pilha de protocolos da Internet
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Pilha de Protocolos da Internet Aplicação: a as aplicações da rede. Ex: FTP, SMTP, HTTP;
Transporte: Transferência de dados, sistema final a sistema final. Ex: T e UDP;
Rede: Roteamento de datagramas da origem ao destino. Ex: IP, protocolos de roteamento;
Enlace: transferência de dados entre elementos vizinhos da rede. Ex: PPP, Ethernet;
Física: Bits no meio de transmissão. Ex: Pulsos elétricos no cabo UTP.
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Pilha de Protocolos da Internet
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Considerações Finais O Modelo de referência OSI foi fundamental para o desenvolvimento de pilhas de protocolo; Conhecer o funcionamento de cada camada é necessário para entender o correto funcionamento da comunicação em redes de computadores; A pilha T/IP dominou as redes de computadores devido a sua grande aplicabilidade e por apresentar seus protocolos funcionando; Conhecer o funcionamento das camadas e dos protocolos é fundamental para entendimento das redes de computadores; Prof. Diego Pereira
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Referência TANENBAUM, Andrew. S.. Redes de computadores, Ed. Campus. 5ª Edição. SOARES, Luiz F.; LEMOS, Guido e COLCHER, Sérgio. Redes de Computadores: Das LANs, MANs e WANs às Redes ATM, Ed. Campus. ROSS, Keith e KUROSE, JAMES. Redes de Computadores e a Internet: Uma nova abordagem, Ed. Addison Wesley. TORRES, Gabriel. Redes de Computadores, Ed. Nova Terra.
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Objetivos Entender o que é uma pilha de protocolos; Conhecer o Modelo de Referência OSI; Aprender a função de cada camada do Modelo Referência OSI; Conhecer a pilha de protocolos T/IP; Identificar quais são os principais protocolos da pilha T/IP e em que camada eles atuam; Diferenciar a pilha de Protocolos T/IP do Modelo de Referência OSI; Prof. Diego Pereira
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Introdução Vimos que o protocolo implementa as regras usadas na comunicação de dados entre os dispositivos; Na realidade, diversos protocolos são usados, cada um com uma finalidade específica; O conjunto de protocolos usados em uma comunicação chamamos de pilha de protocolos; Existem diferentes pilhas de protocolos, entretanto, não realizam comunicação entre si(precisa de um tradutor); T/IP NetBEUI(IBM) IPX/SPX Prof. Diego Pereira
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O Modelo OSI As soluções em redes de computadores eram proprietárias, cada fabricante usava uma tecnologia; Com intuito de facilitar a interconexão de sistemas de computadores, a ISO(International Standards Organization) desenvolveu um modelo de referência, o modelo OSI. Open Systems Interconnection (Interconexão de Sistemas Abertos) Sistemas abertos a comunicação com outros sistemas;
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O Modelo OSI Fabricantes iriam se basear nele para desenvolver seus protocolos; O OSI é um modelo de 7(sete) camadas; Em teoria cada camada é de responsabilidade de um protocolo específico;
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O Modelo OSI Princípios aplicados na construção do modelo 1. 2. 3. 4. 5.
Cada camada deve ser criada onde houver necessidade de outro grau de abstração; Cada camada deve executar uma função bem definida; A função de cada camada deve ser escolhida tendo em vista a definição de protocolos padronizados internacionalmente; Os limites de camadas devem ser escolhidos para minimizar o fluxo de informações pelas interfaces; O número de camadas deve ser grande o bastante para que funções distintas não precisem desnecessariamente colocadas na mesma camada e pequeno o suficiente para que a arquitetura não se torne difícil de controlar. (TANENBAUM, 2011)
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O Modelo OSI 7
Aplicação
6
Apresentação
5
Sessão
4
Transporte
3
Rede
2
Enlace
1
Física 7 Modelo de Referência OSI
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Como ocorre a comunicação? Computador 1
Computador 2
Aplicação
Apresentação
Aplicação Cada camada, a para a imediatamente inferior.
Apresentação
Sessão
Sessão
Transporte
Transporte
Rede
Rede
Enlace
Cada camada, a para a imediatamente superior.
Física
Enlace Física
Meio 8 Físico Prof. Diego Pereira
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Encapsulamento Na transmissão de um dado: Cada camada recebe as informações da camada imediatamente superior; Acrescenta as informações pelas quais ela é responsável; a os dados para a camada imediatamente inferior;
Esse processo é chamado encapsulamento;
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Encapsulamento
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Camadas do Modelo OSI Camada de Aplicação (7) Faz a interface entre a pilha de protocolos e o aplicativo que pediu ou irá receber a informação; Exemplos: HTTP(Web), FTP(Transferência de arquivos), SMTP(Email);
Camada de Apresentação (6) Converte o formato do dado recebido pela camada de Aplicação em um formato comum a ser usado na transmissão do dado, ou seja, um formato estendido pelo protocolos usado; Conversão do padrão de caracteres (web) quando o dispositivo transmissor usa um padrão diferente do ASCII Está diretamente relacionada à sintaxe e à semântica das informações; Criptografia e compressão de dados;
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Camadas do Modelo OSI Camada de Sessão (5) Permite que duas aplicações em computadores diferentes estabeleçam uma sessão de comunicação; Diferentes usuários conectados; Sincronização;
Camada de Transporte (4) Pegar os dados vindos da camada de Sessão, dividi-los em segmentos e enviar para camada de Rede; Camada de comunicação fim-a-fim; Process-to-process; Controle de fluxo e ordem; Prof. Diego Pereira
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Camadas do Modelo OSI Camada de Rede (3) Endereçamento lógico dos pacotes; Tradução de endereços lógicos em endereços físicos;
Qualidade de serviço(QoS): Prioriza a entrega de determinado pacote;
Determinação da rota Baseia-se em condições de tráfego e prioridades;
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Camadas do Modelo OSI Camada de Enlace (2) Também chamada Link de Dados; Pega os pacotes oriundos da camada de Rede e transforma em: Quadros(Ethernet – tamanho variável) Células(ATM – tamanho fixo)
Fornecer informações sobre os endereços físicos de origem e destino(MAC Addres) do quadro; Controlar o o ao canal compartilhado;
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Camadas do Modelo OSI MAC Address(48 bits) 3 octetos identificam o fabricante; 3 octetos identificam a interface;
Para visualizar o endereço MAC da interface digite no prompt ipconfig /all ou getmac em máquinas Windows, ou ifconfig em ambiente Linux.
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Camadas do Modelo OSI Camada Física (1) Pega os quadros enviados pela camada de Enlace e os transforma em sinais compatíveis com o meio; Meio elétrico(0s e 1s convertidos em pulsos elétricos transmitidos pelo cabo) Meio óptico(0s e 1s convertidos em sinais luminosos)
Papel desempenhado pela placa de rede; Quantidade de pinos deve ter o conector de rede e qual a finalidade de cada um deles;
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PILHA DE PROTOCOLOS T/IP
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Dificuldades Restrições ao número de dispositivos conectados Tecnologias incompatíveis inviabilizam a interoperabilidade
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Motivação Alternativas Adotar mecanismos que permitam a interoperabilidade Interconectar as diferentes redes Compatibilizar a heterogeneidade das múltiplas tecnologias de redes
Solução Tecnologia de inter-redes
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Tecnologia de inter-redes Conceito Conjunto de protocolos que permitam a interconexão de redes heterogênias;
Benefícios Acomodação de múltiplas plataformas de hardware e software; Esconde os detalhes do hardware da rede; Permite a comunicação dos dispositivos de forma independente do tipo de rede física adotada;
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Introdução O Modelo de Referência T/IP foi usado na ARPANET; Surgiu da necessidade de se conectar várias redes de maneira uniforme; Definido pela primeira vez em 1974(Cerf e Kahn); Uma nova perspectiva em 1985(Leiner et al); Filosofia do projeto na qual se baseia é discutida em 1988(Clark);
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Introdução Departamento de Defesa dos EUA A rede deveria ser capaz de sobreviver à perdas, a comunicação deveria ser mantida enquanto as máquinas de origem e destino estivessem funcionando; Necessária uma arquitetura flexível, capaz de ar tanto transferência de arquivos, quanto a transmissão de dados de voz em tempo real;
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Família de protocolos T/IP Conceito: Conjunto de padrões de redes que permitem a interconexão de redes e sistemas heterogêneos Redes físicas com diferentes tecnologias de o; Equipamentos desenvolvidos por diferentes fabricantes, com diferentes arquiteturas de hardwares e que executam em diferentes Sistemas Operacionais;
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Família de protocolos T/IP Quem pode utilizar ? Qualquer organização que deseje interconectar suas diversas na forma de uma inter-rede; Não requer uma conexão com a internet; A internet é apenas uma demonstração concreta da validade da tecnologia T/IP;
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Modelo de Interconexão E9
E1 E2 N5
R3 N1
R4
R1
R2 N4
N2 N3
E3 E4
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E5
Disciplina Redes de Computadores
E6
E7
E8
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O Modelo T/IP
4
Aplicação
3
Transporte
2
Internet
1
Host/Rede
26 Modelo de Referência T/IP Prof. Diego Pereira
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Arquitetura em camadas Objetivo Estruturar o hardware e o software de um projeto de rede; Divide e organiza os problemas de comunicação em camadas hierárquicas; Cada camada é responsável por uma função específica e usa as funções oferecidas pelas camadas inferiores; Uma arquitetura de rede é definida pela combinação dos diversos protocolos nas várias camadas;
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Arquitetura T/IP Mensagem
Aplicação
FTP, HTTP, SMTP
Seguimento/Datagrama UDP
Transporte
T/UDP
Internet
IP/ICMP
Datagrama IP Quadro
Host/Rede
Ethernet, PPP, Token Ring
Abordagem Top-Down Prof. Diego Pereira
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A Camada de Host/Rede A pilha T/IP não especifica o que ocorre nessa camada, a única exigência é que o host se conecta a rede usando algum protocolo capaz de enviar pacotes IP; Serviço não orientado a conexão; É uma interface entre os hosts e o enlace de transmissão (canal);
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A Camada Internet Também chamada de Inter-redes; Permitir que os hosts injetem pacotes em qualquer rede e garantir que eles trafegarão independentemente até o destino; Não importa a ordem; Define um formato de pacote oficial e um protocolo chamado IP(Internet Protocol); Então, a função da camada é entregar pacotes IP;
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A Camada de Transporte Permitir a conversação entre os hosts de origem e destino; T(Transmission Control Protocol) Protocolo orientado a conexão;
UDP( Datagram Protocol) Protocolo sem conexão;
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A Camada de Aplicação Contém todos os protocolos de alto nível; TELNET(Terminal Virtual); FTP(File Transfer Protocol); SMTP(Send Mail Transfer Protocol); DNS(Domain Name System); HTTP(Hypertext Transfer Protocol);
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Disciplina Redes de Computadores
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Relação entre as camadas
Prof. Diego Pereira
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Comunicação no Modelo OSI
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Disciplina Redes de Computadores
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Modelo OSI x Modelo T/IP 7
Aplicação
6
Apresentação
5
Sessão
4
4
Aplicação
Transporte
3
Transporte
3
Rede
2
Internet
2
Enlace
1
1
Host/Rede
Física Modelo de Referência OSI
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Modelo de Referência T/IP Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte – Câmpus Currais Novos
Pilha de Protocolos da Internet A Internet utiliza uma pilha de protocolos mista, ou seja, ela é resultado da mistura das duas pilhas de protocolo;
Modelo OSI
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Modelo T/IP
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36
Pilha de Protocolos da Internet
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Pilha de Protocolos da Internet
5
Aplicação
4
Transporte
3
Rede
2
Enlace
1
Física
Pilha de protocolos da Internet
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Disciplina Redes de Computadores
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Pilha de Protocolos da Internet Aplicação: a as aplicações da rede. Ex: FTP, SMTP, HTTP;
Transporte: Transferência de dados, sistema final a sistema final. Ex: T e UDP;
Rede: Roteamento de datagramas da origem ao destino. Ex: IP, protocolos de roteamento;
Enlace: transferência de dados entre elementos vizinhos da rede. Ex: PPP, Ethernet;
Física: Bits no meio de transmissão. Ex: Pulsos elétricos no cabo UTP.
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Pilha de Protocolos da Internet
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Considerações Finais O Modelo de referência OSI foi fundamental para o desenvolvimento de pilhas de protocolo; Conhecer o funcionamento de cada camada é necessário para entender o correto funcionamento da comunicação em redes de computadores; A pilha T/IP dominou as redes de computadores devido a sua grande aplicabilidade e por apresentar seus protocolos funcionando; Conhecer o funcionamento das camadas e dos protocolos é fundamental para entendimento das redes de computadores; Prof. Diego Pereira
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Referência TANENBAUM, Andrew. S.. Redes de computadores, Ed. Campus. 5ª Edição. SOARES, Luiz F.; LEMOS, Guido e COLCHER, Sérgio. Redes de Computadores: Das LANs, MANs e WANs às Redes ATM, Ed. Campus. ROSS, Keith e KUROSE, JAMES. Redes de Computadores e a Internet: Uma nova abordagem, Ed. Addison Wesley. TORRES, Gabriel. Redes de Computadores, Ed. Nova Terra.
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