ARQUITETURAS DE REDES DE
COMPUTADORES
Paulo César Furlanetto Maruques
ARQUITETURA DE REDE
 Conjunto de convenções para interconexão de
equipamentos
 Número, nome, conjunto de funções e serviços e o
protocolo de cada nível definem uma arquitetura
de rede
 Há algum tempo os grandes fabricantes
desenvolveram soluções proprietárias para a
interconexão de seus equipamentos
IBM - System Network Architecture (SNA)
 DEC - Digital Network Architecture (DNA)

ARQUITETURA EM CAMADAS (OU NÍVEIS)
 Princípio do “Dividir para
Conquistar”
 Facilidade de modificação e
validação
 Projetar uma rede como um
conjunto hierárquico de camadas
cada nível utiliza os serviços oferecidos
pelo nível imediatamente inferior para
implementar e oferecer os seus
serviços ao nível imediatamente
superior
 o projeto de um nível está restrito a
um contexto específico e supõe que os
problemas fora deste contexto já
estejam devidamente resolvidos

NÍVEIS, PROTOCOLOS E INTERFACES
PADRONIZAÇÃO – VANTAGENS
 Preservação de investimentos
segurança de continuidade
 segurança de integração com tecnologias emergentes

 Maior número de fabricantes
menor preço
 maior qualidade
 maior competitividade

PADRÕES DE ARQUITETURAS DE REDES
 Modelo de Referência OSI
 Arquitetura IEEE 802
 Arquitetura TCP/IP (Internet)
ELABORAÇÃO DE PADRÕES ISO
 Organização nacional submete proposta inicial,
denominada WD (Working Document)
 É formado um WG que gera um DP (Draft
Proposal), o DP é divulgado para análise e
votação
 Se o DP for aprovado, transforma-se em um DIS
(Draft International Standard) que é
divulgado para novo período de análise e votação
 Se o DIS for aprovado se torna um IS
(International Standard)
ITU (INTERNATIONAL
TELECOMMUNICATION UNION)
 Organização intergovernamental responsável
pela coordenação, desenvolvimento,
regulamentação e padronização das
telecomunicações, assim como organização de
eventos regionais e mundiais
 Dividido em três setores
ITU-R - Radiocommunication Sector
 ITU-T - Telecommunication Standardization Sector
 ITU-D - Telecommunication Development Sector

MODELO DE REFERÊNCIA OSI
 Necessidade de padrões para interconexão de
sistemas heterogêneos
 Modelo de referência para interconexão de
sistemas abertos
 Definição da estrutura básica para o
desenvolvimento coordenado de padrões
MODELO DE REFERÊNCIA OSI
 O modelo de referência OSI concentra-se apenas
na questão de interconexão de sistemas
transferência de informação (transmissão)
 interoperabilidade (ex. representação de dados,
integridade, segurança, etc.)

 O modelo de referência OSI não especifica
implementação, tecnologia, interconexão de
sistemas particulares
MODELO DE REFERÊNCIA OSI
 Open System Interconnection
 ISO (International Organization for
Standardization)
 ITU (International Telecommunication Union)

ITU-T - Telecommunication Standardization Sector
 Sete camadas funcionais
CAMADAS DO MODELO OSI
MODELO DE REFERÊNCIA OSI
 Estrutura em camadas permite o
desenvolvimento simultâneo e independente de
padrões
 Interfaces bem definidas permitem que
mudanças no padrão que define uma camada não
afetem as demais
 O RM-OSI é complementado com padrões que
especificam o protocolo e o serviço de cada
camada
SERVIÇOS OSI
PROVEDORES E USUÁRIOS DE SERVIÇOS
PROVEDORES E USUÁRIOS DE SERVIÇOS
PROVEDORES E USUÁRIOS DE SERVIÇOS
TRANSMISSÃO DE DADOS NO MODELO OSI
UNIDADES DE INTERFACE
TRANSMISSÃO DE DADOS NO MODELO OSI
UNIDADES DE INTERFACE
RELACIONAMENTOS ENTRE PDUS E SDUS
RELACIONAMENTOS ENTRE PDUS E SDUS
RELACIONAMENTOS ENTRE PDUS E SDUS
SERVIÇOS OSI
 Os serviços OSI podem ser de 3 tipos:
sem confirmação (unconfirmed)
 com confirmação (confirmed)
 iniciado pelo provedor (provider-initiated)

SERVIÇO SEM CONFIRMAÇÃO
SERVIÇO COM CONFIRMAÇÃO
SERVIÇO INICIADO PELO FORNECEDOR
MODOS DE COMUNICAÇÃO
 Orientado a conexão
 Não orientado a conexão
COMUNICAÇÃO ORIENTADA A CONEXÃO
 Fases
estabelecimento da conexão
 transmissão da informação
 encerramento da conexão

 Negociação dos parâmetros e opções que
governam a transmissão
 Identificador da conexão (redução do overhead de
endereçamento)
 Relacionamento lógico entre as unidades de
informação
seqüenciação
 controle de fluxo

COMUNICAÇÃO NÃO ORIENTADA A
CONEXÃO
 Transmissão de uma única unidade de dados
 Toda informação necessária é enviada junto com
a unidade de dados
PRIMITIVAS DE SERVIÇO DO MODO
ORIENTADO A CONEXÃO
PRIMITIVAS DE SERVIÇO DO MODO
ORIENTADO A CONEXÃO
PRIMITIVAS DE SERVIÇO DO MODO
ORIENTADO A CONEXÃO
PRIMITIVAS DE SERVIÇO DO MODO
ORIENTADO A CONEXÃO
PRIMITIVAS DE SERVIÇO DO MODO
ORIENTADO A CONEXÃO
PRIMITIVAS DE SERVIÇO DO MODO
ORIENTADO A CONEXÃO
PRIMITIVAS DE SERVIÇO DO MODO
ORIENTADO A CONEXÃO
PRIMITIVAS DE SERVIÇO DO MODO
ORIENTADO A NÃO CONEXÃO
PONTOS DE ACESSO (SAPS) ADJACENTES
PONTOS DE ACESSO (SAPS) ADJACENTES
PONTOS DE ACESSO (SAPS) ADJACENTES
– MULTIPLEXAÇÃO
 Oferecer vários pontos de acesso quando o nível
imediatamente inferior só oferece um único ponto
de acesso
 Tornar mais eficiente ou mais econômica a
utilização dos serviços oferecidos pelo nível
imediatamente inferior
PONTOS DE ACESSO (SAPS) ADJACENTES
– SPLITTING
PONTOS DE ACESSO (SAPS) ADJACENTES
– SPLITTING
 Melhorar a confiabilidade quando mais de um
ponto de acesso no nível imediatamente inferior
está disponível
 Oferecer o desempenho desejado quando o nível
imediatamente inferior não oferece um ponto de
acesso com os requisitos de vazão necessários
CAMADAS DO MODELO OSI
NÍVEL FÍSICO
 Transmissão de bits
através de um canal de
comunicação
 Características do meio
físico e da transmissão do
sinal
características mecânicas
 características elétricas
 características funcionais
 características procedurais

NÍVEL DE ENLACE
 Detecta e opcionalmente
corrige erros que por
ventura ocorram no nível
físico
 Transmissão e recepção
de quadros (delimitação)
 Se optar por corrigir
correção de erro
 controle de fluxo

NÍVEL DE REDE
 Roteamento
 Controle de
congestionamento
 Serviços
circuito virtual
 datagrama

NÍVEL DE TRANSPORTE
 Fornece uma
comunicação fim-a-fim
verdadeiramente
confiável
detecção e recuperação de
erros fim-a-fim
 controle de fluxo fim-a-fim

 Segmentação e
remontagem de
mensagens
 Blocagem e desblocagem
de mensagens
 Multiplexação e Splitting
de conexões
NÍVEL DE TRANSPORTE
NÍVEL DE SESSÃO
 Controle de Diálogo
pontos de sincronização
 recuperação da sessão em
caso de falhas

 Gerenciamento de Token

half-duplex em conexões
fullduplex
 Controle de Atividade
agrupamento lógico de
diálogos
 cada atividade
corresponde a uma tarefa
que pode ser interrompida
e posteriormente
retomada

NÍVEL DE APRESENTAÇÃO
 Permite a
interoperabilidade de
sistemas heterogêneos
 Coordena a conversão de
dados e suas
representações
tradução de códigos
 compactação de dados
 criptografia

NÍVEL DE APLIAÇÃO
 Oferece serviços aos processos
de aplicação:


funções de gerenciamento
mecanismos genéricos para
construção de aplicações
distribuídas
associação entre um ou mais
usuários (ACSE)
 chamadas a procedimentos
remotos (ROSE)
 transferência confiável de dados
(RTSE)


mecanismos específicos para
construção de aplicações
distribuídas
transferência de arquivos
(FTAM)
 serviço de diretórios (DS)
 Correio eletrônico (MHS)

PERFIL FUNCIONAL
 Grupos de opções de serviços e protocolos
padronizados
 MAP e TOP
MAP -Manufacturing Automation Protocols
 TOP - Technical and Office Protocols

 GOSIP (Government OSI Profile)
 POSIG (Perfil OSI do Governo Brasileiro)
PERFIS FUNCIONAIS MAP E TOP
ARQUITETURA IEEE 802
 IEEE - Institute of
Electrical and Electronics
Engineers
 Conjunto de Padrões para
Redes Locais
 LAN – Local Area Networks
 estações estão a poucos
quilômetros umas das
outras
COMITÊ DE PADRONIZAÇÃO DO PROJETO
IEEE 802
CAMADAS DA ARQUITETURA IEEE 802
CAMADA FÍSICA
 Transmissão de bits
através de um meio
físico
cabo coaxial
 par trançado
 fibra óptica

 Método de
codificação
 Taxa de Transmissão
CAMADA DE CONTROLE DE ACESSO AO
MEIO
 Organização do acesso
ao meio físico
compartilhado
barra
 anel
 wireless

 Técnicas
CSMA-CD (802.3)
 Token Bus (802.4)
 Token Ring (802.5)
 DQDB (802.6)

CAMADA DE CONTROLE DE ENLACE
LÓGICO
 Independência da
camada MAC
 LSAPs
 Multiplexação
 Controle de erros e de
fluxo
 Tipos de Operação e
Classes de
Procedimento
ARQUITETURA IEEE 802 (REDES LOCAIS
DE COMPUTADORES)
PADRÕES IEEE 802.X
OSI X IEEE 802
ARQUITETURA TCP/IP (INTERNET)
 Desenvolvido pelo Departamento de Defesa
Americano (DARPA)
 Padrão de fato
 Evolução da ARPANET
 Começo do projeto no início dos anos 70
 Arquitetura baseada no conceito de interconexão
de redes (inter-redes)
CONCEITO INTER-REDES
POR QUE INTER-REDES?
 As redes são entidades independentes que se
adequam aos interesses de grupos específicos
 A Internet é um exemplo de inter-rede que
interliga várias redes espalhadas pelos cinco
continentes
PADRONIZAÇÕES NA INTERNET
 Internet Engineering Task Force (IETF)
dividido em grupos de trabalho (Working Groups)
 documentos propostos e padrões

request for comments (RFC)
 internet-draft


http://www.ietf.org
CAMADAS DA ARQUITETURA TCP/IP
NÓS INTERMEDIÁRIOS NA ARQUITETURA
TCP/IP
INTERNET PROTOCOL (IP)
 Esquema de
roteamento entre
redes
 Interconexão e
roteamento através de
Gateways
 Endereços IP únicos
designados por uma
autoridade central
(ICANN - The Internet
Corporation for
Assigned Names and
Numbers)
ENDEREÇOS IP
 Endereços IP são
números de 32 bits (4
bytes)
 Endereçamento
hierárquico composto de
parte de rede e parte de
host
ENDEREÇOS IP: NOTAÇÃO “DE PONTO”
ENDEREÇOS IP
 Um endereço IP
identifica um host em
uma determinada rede
física
se uma máquina troca
de rede então seu
endereço IP muda
 endereços IP não têm
relação com os
endereços das estações
dentro de cada uma
das redes
(endereçamento
intrarede).

DISTRIBUIÇÃO DE ENDEREÇOS NA
INTERNET
 ICANN - Internet Corporation for Assigned
Names and Numbers
ARIN - American Registry for Internet Numbers
 Ripe - Ripe Network Coordination Centre
 APNIC - Asian Pacific Network Information Centre
 LACNIC - Latin American and Caribean Network
Information Center (responsabilidade do Comitê
Gestor da Internet no Brasil - www.cg.org.br)
 AfriNIC - African Network Information Centre

 Estrutura de distribuição dos endereços é
hierárquica

ISPs (Internet Service Providers) distribuem
endereços para seus usuários, que podem ser outros
provedores
DISTRIBUIÇÃO DE ENDEREÇOS NA
INTERNET
 No Brasil

Top level ISPs: RNP,
Embratel, ...
INTERNET PROTOCOL (IP)
 Roteamento baseado
no endereço da rede e
não do host
 Serviço sem conexão e
não confiável

datagrama
 Estrutura interna da
rede “física”
transparente
CAMADA DE TRANSPORTE
USER DATAGRAM PROTOCOL (UDP)
 Serviço sem conexão e
não confiável
algumas aplicações não
precisam de conexão
 menor tráfego e maior
eficiência

 Multiplexação (portas)

uma aplicação UDP é
identificada por uma
determinada porta em
uma estação

Endereço IP + Porta
UDP
MULTIPLEXAÇÃO E DEMULTIPLEXAÇÃO
UDP
TRANSMISSION CONTROL PROTOCOL
(TCP)
 Serviço confiável
orientado a conexão
(Circuito Virtual)
seqüenciação
 detecção e correção de
erros fim-afim
 controle de fluxo

 Multiplexação
ponto terminal =
(Estação, Porta)
 conexão identificada
por um par de pontos
terminais

CONEXÃO TCP
APLICAÇÃO
 Protocolos baseadas em
TCP

Telnet, FTP, SMTP,
HTTP, ...
 Protocolos baseados em
UDP

DNS, SNMP, DHCP, ...
 Interfaces para
programação de
aplicações TCP/IP
 Esquema de
endereçamento opcional
baseado em nomes

DNS (ex:
www.telecom.uff.br)
OSI X TCP/IP
OSI X TCP/IP