Arquitetura de Redes de Computadores

Camadas - é um processo, implementado por hardware ou software, que se comunica com o processo correspondente na outra máquina. Cada camada oferece um conjunto de serviços ao nível superior, usando funções realizadas no próprio nível e serviços disponíveis nos níveis inferiores.

Protocolos - são um conjunto de regras e formatos que permitem a comunicação entre as camadas N, nas diferentes máquinas. Em cada camada podem ser definidos um ou mais protocolos.

Interfaces - é o limite entre cada nível adjacentes que uma camada compreenda as informações vindas de uma camada anterior.

O número, o nome, o conjunto de serviços e funções, e o protocolo da cada camada varia de uma rede para outra.

Numa estrutura baseada em camadas, os dados transferidos em uma comunicação de um nível específico não são enviados diretamente(horizontalmente) ao processo do mesmo nível em outra estação, mas descem, verticalmente, através da cada camada adjacente da máquina transmissora até o nível 1, onde é transmitido horizontalmente, para depois subir, verticalmente, através de cada nível adjacente da máquina receptora até o nível do destino.

Sistemas Abertos e Proprietários

Inicialmente as arquiteturas de redes baseavam-se em sistemas proprietários, onde cada fabricante desenvolvia sua própria arquitetura de modo que somente os computadores do fabricante pudessem trocar informações entre si. Tal sistema não era uma boa solução, pois as organizações eram compostas por equipamentos de fabricantes diferentes. A solução foi o desenvolvimento de um sistema aberto onde equipamentos dos mais diferentes fabricantes pudessem trocar informações.

Foi com esse objetivo que a ISO( International Organization for Standardization) definiu o modelo OSI(Modelo Referencial para Sistemas Abertos), que propõe uma estrutura com 7 níveis como referência para a arquitetura de protocolos de redes de computadores.

Modelo OSI e suas Terminologias

Serviço: é um conjunto de funções oferecidas por uma camada.

SAP: é o ponto de acesso ao serviço;

Entidades: são os elementos ativos de uma camada, ou seja, são aqueles que implementam o serviço;

Entidades Pares ou Parceiras: são as entidades de uma mesma camada em máquinas diferentes.

Os serviços fornecidos por uma camada a outra é feito mediante um conjunto de primitivas de serviços trocada entre elas. As primitivas de serviços são:

Service.Request: enviado pelo usuário solicitante, ao fornecedor;

Service.Indication: enviado pelo fornecedor do serviço ao usuário que aceita o serviço;

Service.Response: enviado pelo usuário que aceita o serviço;

Service.Confirmation: enviado ao solicitante pelo fornecedor.

Os serviços podem ser:

Confirmados: o usuário acolhedor não informa ao usuário solicitante que sua solicitação de serviço foi aceita. Esse serviço utiliza as 4 primitivas de serviço.

Não-Confirmados: o usuário acolhedor não informa ao usuário solicitante que sua solicitação de
serviço foi aceita. Esse serviço utiliza apenas as primitivas s.request e s.indication.

Serviço Iniciado pelo Fornecedor: gerado pelo fornecedor do serviço em resposta a alguma
condição interna. Esse serviço consiste na utilização da primitiva s.indication entre ambos os usuários pelo fornecedor do serviço.

Os serviços oferecidos por uma camada podem ser:

Orientados à conexão: antes de haver a troca dos dados, o transmissor e o receptor devem estabelecer uma conexão entre eles, para em seguida transmitirem os dados, após transmitidos a conexão é liberada.

Não-orientado a conexão: neste modo de transmissão não há necessidade do estabelecimento da
conexão, os dados são roteados.

Camadas do Modelo OSI

Camada Física: Se preocupa com a transmissão de um fluxo não estruturado de bits.

Camada de Enlace de Dados: Corrige os erros que por ventura ocorram no nível físico, cria e reconhece os limites dos quadros e realiza o controle do fluxo do enlace, evitando que o transmissor envie ao receptor mais dados que este pode suportar.

Camada de Rede: Implementa o roteamento de pacotes, gerencia o tráfego, realizando o controle de congestionamentos. Calcula estatísticas de uso dos canais e efetua contabilidade.

Camada de Transporte: Fornece uma comunicação fim a fim confiável entre as entidades.
Funções importantes neste nível são a multiplexação( várias conexões de transporte partilhando a mesma conexão de rede), splitting( aumento da vazão de uma conexão de transporte através do uso de várias conexões de rede simultaneamente), controle de erros, controle de sequência fim a fim, a detecção e recuperação de erros fim a fim, entre outras.

Camada de Sessão: Proporciona a estrutura de controle para que as aplicações possam estabelecer, gerenciar e terminar sessões de comunicação, ela também, gerencia o controle dos diálogos nas comunicações half-duplex e full-duplex, além de poder proporcionar recuperação de erros.

Camada de Apresentação: Se preocupa com a representação da informação a ser transmitida, ou
seja, se preocupa em realizar transformações(compressão de textos, criptografia, conversão de padrões de terminais e arquivos para padrões de rede e vice-versa) adequadas nos dados, antes de seu envio ao nível de sessão.

Camada de Aplicação: É a interface do usuário com a rede, oferecendo aos processos de aplicação os meios para que estes utilizem o ambiente de comunicação OSI. Nesse nível são definidas funções de gerenciamento e mecanismos genéricos que servem de suporte à construção de aplicações distribuídas. Todas as camadas apresentadas existem para atender às necessidades desta camada.

Arquitetura da Internet TCP/IP

Arquitetura da Internet baseia-se principlamente em dois serviços:

Um serviço de transporte orientado à conexão, fornecido pelo TCP;

Um serviço de rede não-orientado à conexão, fornecido pelo IP.

Os padrões nesta arquitetura são definidas por um comitê denominado IAB(Internet Activity Board). Para um protocolo se tornar um padrão na internet é necessário documentá-lo através de um RFC(Request for Comments), que podem ser obtidos por qualquer pessoa conectada a Internet.

A Arquitetura da Internet TCP/IP tem como ênfase a ligação de diferentes tecnologias de rede. O conjunto da mais diferentes redes conectadas entre se é chamado de inter-rede. Para interligar estas redes distintas é necessário a utilização de gateway, equipamento responsável pela transferência de mensagens de uma rede para outra.

A arquitetura internet TCP/IP é constituídade 4 camadas(Aplicação,Transporte,Inter-Rede e
Interface de Rede) e uma 5 camada que não faz parte do modelo a camada Intra-Rede.
Na camada de aplicação, os usuários usam programas de aplicação para acessar os seviços disponíveis na
inter-rede. As aplicações interagem com a camada de transporte para enviar e receber dados. Essa camada pode usar um serviço orientado à conexão fornecido pela TCP ou um serviço não orientado à conexão UDP. Na Internet TCP/IP destaca-se as seguintes aplicações:

SMTP - oferece um serviço store-and-forward para mensagens que carregam correspondências contendo textos.

FTP - fornece o serviço de transferência de arquivos.

TELNET - oferece o serviço de terminal virtual.

DNS - oferece o serviço de mapeamento de nomes em endereços de rede.

Na camada de transporte, permite a comunição fim a fim entre aplicações. Se o protocolo utilizado for TCP, apresenta os serviços de controle de erro, controle de fluxo, sequenciamento e multiplexação/demultiplexação de acesso ao nível inter-rede.

A camada inter-rede, é responsável pela transferência de dados através da inter-rede.

O nível interface de rede, é responsável em garantir que a tecnologia das distintas redes sejam compatíveis om o protocolo IP. Esta camada recebe os endereços IP do nível inter-rede e os transmite a uma rede específica, esses endereços são traduzidos para os endereços físicos dos Hots ou Gateways.

Comparação entre as arquiteturas OSI e internet TCP/IP

Na arquitetura OSI, os serviços, as interfaces e os protocolos das camadas são descritos formalmente pela ISO.

Alguns dos serviços oferecidos são opcionais, esta flexibilidade poderá provocar situações em que dois sistemas utilizando a arquitetura OSI não consiga se comunicar, devido a implementação de perfis funcionais incompatíveis.

Na arquitetura internet TCP/IP, as camadas físicas e de enlace no modelo OSI, são representados pela camada intra-rede, entre a camadas de intra-rede e inter-rede existe a interface de rede. O nível inter-rede utiliza apenas o protocolo IP, o nível de transporte oferece 2 opções : o TCP (circuito virtual) e o UDP (datagrama), equivalente aos protocolos orientados e não-orientados à conexão, na arquitetura OSI. As camadas de aplicação, apresentação e sessão estão implementadas na arquitetura internet TCP/IP na camada de aplicação.

 


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