Introdução às Redes de Computadores: Arquitetura, Protocolos e Camadas, Manuais, Projetos, Pesquisas de Internet e Acesso à Informação

Baixe Introdução às Redes de Computadores: Arquitetura, Protocolos e Camadas e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Internet e Acesso à Informação, somente na Docsity!

Redes de Computadores e

Internet

Índice analítico

INTRODUÇÃO AS REDES DE

I N T R O D U Ç Ã O A S R E D E S D E C O M P U T A D O R E S E A I N T E R N E T

Introdução as Redes de

computadores e a Internet

A Internet é hoje a rede de computadores mais utilizada no mundo, estando em franca

expansão; em termos de redes de telecomunicações somente perde em abrangência para o sistema

telefônico. No que se refere às tecnologias de rede, a Internet é uma entre muitas alternativas,

todavia, devido a sua importância na sociedade contemporânea, pode ser tomada como principal

veículo para a discussão das redes de computadores.

O que é uma rede de computadores?

ma rede de computadores é conexão de dois ou mais computadores para permitir o compartilhamento de recursos e a troca de informações entre as máquinas. Em alguns casos, seria suficiente construir redes de computadores limitadas, que conectam somente algumas máquinas. Por exemplo, num pequeno escritório de advocacia, com alguns computadores e uma impressora, poderia se construir uma pequena rede para permitir o compartilhamento da impressora entre os usuários.

Atualmente, com a importância cada vez maior de se dispor de acesso a informações e facilidades de comunicação, as redes de computadores estão projetadas para crescer indefinidamente, sendo a Internet um bom exemplo. No caso do escritório de advocacia, a pouco citado, além da possibilidade de compartilhamento de recursos, uma conexão com outras redes e à Internet pode oferecer acesso a informações importantes, como códigos de leis e acompanhar o andamento de processos, além de propiciar um meio de comunicação bastante ágil, facilitando o trabalho tanto dos prestadores do serviço de advocacia como dos clientes.

A conectividade dos computadores em rede pode ocorrer em diferentes escalas. A rede mais simples consiste em dois ou mais computadores conectados por um meio físico , tal como um par metálico ou um cabo coaxial. O meio físico que conecta dois computadores costuma ser chamado de enlace de comunicação e os computadores são chamados de nós. Um enlace de comunicação limitado a um par de nós é chamado de enlace ponto-a-ponto. Um enlace pode também envolver mais de dois nós, neste caso, podemos chamá-lo de enlace multiponto (Figura 1.1). Um enlace multiponto, formando um barramento de múltiplo acesso, é um exemplo de enlace utilizado na tecnologia de rede local ( LAN – local area network ) do tipo Ethernet.

Parte

U

Se as redes de computadores fossem limitadas a situações onde todos os nós fossem diretamente conectados a um meio físico comum, o número de computadores que poderiam ser interligados seria também muito limitado. Na verdade, numa rede de maior abrangência geográfica, como as redes metropolitanas ( MAN – metropolitan area network) ou redes de alcance global ( WAN wide área network ), nem todos os computadores precisam estar diretamente conectados. Uma conectividade indireta pode ser obtida usando uma rede comutada. Nesta rede comutada podemos diferenciar os nós da rede que estão na sua periferia , como computadores terminais conectados ao núcleo da rede via enlaces ponto-a-ponto ou multiponto, daqueles que estão no núcleo da rede, formado por comutadores ou roteadores (Figura 1.2)

Existem inúmeros tipos de redes comutadas, as quais podemos dividir em redes de comutação de circuitos e redes de comutação de pacotes. Como exemplo, podemos citar o sistema telefônico e a Internet, respectivamente.

O que é a Internet?

A Internet é a rede mundial de computadores , que interliga milhões de dispositivos computacionais espalhados ao redor do mundo (Figura 1.3).

A maioria destes dispositivos é formada por computadores pessoais , estações de trabalho , ou servidores , que armazenam e transmitem informações, como por exemplo, páginas Web , arquivos de texto ou mensagens eletrônicas. Todos estes dispositivos são chamados hospedeiros ( hosts ) ou sistemas terminais.

As aplicações de rede , como por exemplo, paginação na Web , transferência de arquivos ou correio eletrônico, rodam nos sistemas terminais.

Os sistemas terminais, assim como os principais componentes da Internet, precisam de protocolos de comunicação, que servem para controlar o envio e a recepção das informações na Internet. O TCP ( Transmission Control Protocol ) e o IP ( Internet Protocol ) são os principais protocolos da Internet, daí o fato de a Internet ser também conhecida como rede TCP/IP.

Os sistemas terminais são conectados entre si por meio de enlaces de comunicação , que por sua vez podem ser de diferentes tipos, como por exemplo, um enlace ponto-a-ponto (tipo o PPP) ou multiponto (como uma rede local Ethernet). Os enlaces de comunicação, por sua vez, são suportados por um meio físico, os quais podem ser cabos coaxiais , fios de cobre , fibras ópticas ou o ar a partir do uso do espectro de freqüência de rádio.

Figura 1.1. Enlace ponto-a-ponto e multiponto

Figura 1.2. Rede comutada interconectando sistemas terminais

O que é um protocolo?

No nosso dia-a-dia o relacionamento humano exige alguns protocolos , ou boas maneiras , como por exemplo, quando os dirigimos a uma pessoa para perguntar as horas. Note que no exemplo de protocolo humano para perguntar as horas, há mensagens específicas que são emitidas e ações específicas que são realizadas em função das respostas recebidas (Figura 1.4).

No caso de um protocolo de rede temos a interação entre componentes de software e hardware dos computadores, ao invés de pessoas. Na Internet todas as atividades de comunicação são governadas por protocolos de comunicação. Por exemplo, protocolos fim-a-fim garantem a integridade dos dados transmitidos através de mecanismos de reconhecimento e retransmissão; protocolos de roteamento determinam o caminho de um pacote de dados da fonte até o destino; protocolos de hardware em um adaptador de rede controlam o fluxo de bits sobre os fios que interligam dois computadores; etc.

Como exemplo de um protocolo de rede, considere o que acontece quando você requisita uma página de um servidor Web. O cenário é mostrado na figura 1.4: primeiro seu computador envia uma mensagem requisitando uma conexão com o servidor remoto ( TCP conection request ); o servidor Web eventualmente vai receber sua requisição e responder afirmativamente ( TCP conection reply ); sabendo que a conexão esta estabelecida, seu computador requisita então a página procurada (GET http://www.sj.cefetsc.edu.br/index.htm) e o servidor remoto envia o arquivo com o código HTML correspondente.

Os protocolos definem o formato e a ordem das mensagens enviadas e recebidas pelas entidades da rede bem como as ações que são tomadas quando da transmissão ou recepção de mensagens.

Oi Oi

Que horas são? 2:00 horas

TCP connection reply.

tempo

Muito Obrigada

Get http://www.sj.cefetsc.edu.br/index.htm

TCP connection request

Figura 1.4. Protocolos

A periferia da Internet

Olhando a Internet com um pouco mais de detalhe podemos identificar a periferia da rede , onde estão os computadores que rodam as aplicações, e o núcleo da rede , formado pela malha de roteadores que interligam as redes entre si.

Na periferia da rede estão os sistemas terminais ou hospedeiros ( hosts ). São referidos como hospedeiros porque hospedam programas de aplicação. São programas de aplicação típicos da Internet: o login remoto a sistemas (Telnet ou SSH), a transferência de arquivos (FTP), o correio eletrônico ( email ), a paginação na Web (WWW), a execução de áudio e vídeo, etc.

Os sistemas terminais são divididos em duas categorias: os clientes e os servidores. Os clientes são em geral computadores pessoais ou estações de trabalho, e os servidores computadores mais poderosos. Servidores e clientes interagem segundo o modelo cliente/servidor , no qual uma aplicação cliente solicita e recebe informações de uma aplicação servidora (Figura 1.5).

Tipicamente a aplicação cliente roda em um computador e a aplicação servidora em outro, sendo por definição as aplicações cliente/servidor ditas aplicações distribuídas.

Serviços oferecidos pela Internet às aplicações A Internet, ou mais genericamente as redes TCP/IP, provêem um canal de comunicação lógico entre um processo cliente, rodando em uma máquina cliente, e um processo servidor, rodando em uma máquina servidora, permitindo que as aplicações distribuídas troquem informações entre si. Para usar este canal de comunicação, os programas de aplicação têm uma porta cliente , através da qual o serviço é solicitado, e uma porta servidora , que retorna o serviço requisitado.

Quanto ao tipo de serviço solicitado pelas aplicações à rede podemos ter:

Serviço tipo pedido/resposta ( request/reply );

Serviço tipo fluxo de dados tempo real ( audio/video streaming ).

A paginação na Web é um exemplo de serviço tipo pedido/resposta , onde um processo cliente solicita uma informação e um processo servidor fornece a informação solicitada. Não há restrições de tempo entre o pedido e a resposta, entretanto, é necessário que a informação transmitida seja livre de erros.

Uma conversa telefônica via Internet é um exemplo de fluxo de dados em tempo real , neste caso há restrições temporais na transmissão, por outro lado, um pequeno silêncio ocasionado por um erro ou ruído pode não ser um problema grave para o entendimento geral da conversa.

Figura 1.5. Interação cliente/servidor na Internet

rodando em dois diferentes sistemas terminais ( hosts ). Para isto, o TCP e UDP usam os serviços do protocolo IP , a qual provê um serviço de comunicação para os datagramas entre os dois computadores remotos , envolvendo cada roteador da rede no caminho entre o computador origem e o destino da comunicação.

Comutação de pacotes x comutação de circuitos A Internet usa a comutação de pacotes como tecnologia de comunicação no núcleo da rede, em contraste com as redes telefônicas que usam a comutação de circuitos.

Na comutação de circuitos , quando dois sistemas terminais desejam se comunicar a rede estabelece um circuito dedicado fim-a-fim entre os dois sistemas. É por exemplo o que acontece numa ligação telefônica; a partir do número discado, a rede estabelece um caminho entre os dois interlocutores e reserva um circuito para possibilitar a conversação; o circuito ficará reservado durante todo o tempo em que durar a comunicação.

Na comutação de pacotes , os recursos da rede não são reservados; as mensagens usam os recursos a medida da necessidade, podendo como conseqüência, durante uma transmissão de dados ter que esperar (em uma fila) para acessar um enlace, caso o mesmo esteja ocupado.

Como uma analogia simples, considere dois cabeleireiros: um que atende com hora marcada e o outro que não. Para o que atende com hora marcada deve-se antes fazer uma reserva de horário, mas, quando se chega ao cabeleireiro, a princípio, não haverá espera (isto não se aplica às consultas médicas, pois, apesar de hora marcada sempre há espera!). Para o que não atende com hora marcada pode-se chegar a qualquer momento, mas, corre-se o risco de ter que esperar, caso haja outras pessoas sendo atendidas.

A Internet é essencialmente uma rede baseada na comutação de pacotes. Considere, por exemplo, o que acontece quando um computador deseja enviar um pacote de dados a outro computador na Internet. Como na comutação de circuitos, o pacote será transmitido sobre uma série de diferentes enlaces de comunicação, todavia, não haverá uma reserva de um circuito fim-a-fim. O pacote será encaminhado de roteador em roteador, e caso o enlace de saída de um roteador de sua rota esteja ocupado, o pacote deverá ser armazenado e aguardar a liberação do enlace em uma fila, sofrendo um atraso.

Diz-se que a Internet faz o melhor esforço ( best effort ) para entregar os dados num tempo apropriado, todavia não dá nenhuma garantia.

Os defensores da comutação de pacotes sempre argumentam que a comutação de circuitos é ineficiente, pois reserva o circuito mesmo durante os períodos de silêncio na comunicação. Por exemplo, durante uma conversa telefônica, os silêncios da conversação, ou as esperas para chamar uma outra pessoa, não podem ser utilizados para outras conexões. Em outro exemplo, imagine um médico que usa uma rede de comutação de circuitos para acessar uma série de exames de raios-X de um paciente. O médico estabelece uma conexão, solicita um exame, analisa os resultados e solicita o próximo. No caso, os recursos da rede não são utilizados durante o tempo em que o médico esta analisando os exames. Além disto, os tempos necessários para o estabelecimento de circuitos fim-a- fim são grandes, além de ser uma tarefa complicada e requerer esquemas complexos de sinalização ao longo de todo o caminho da comunicação.

Por outro lado, os opositores da comutação de pacotes argumentam que a mesma não seria apropriada para aplicações tempo real, como por exemplo conversar telefônicas, devido os atrasos

variáveis em filas de espera, difíceis de serem previstos. Todavia, com o avanço tecnológico e o aumento da velocidade dos enlaces, observa-se uma tendência em direção à migração dos serviços telefônicos também para a tecnologia de comutação de pacotes.

Roteamento em redes de comutação de pacotes Há duas classes de redes de comutação de pacotes, as redes baseadas em datagramas , como a Internet, e as redes baseadas em circuito virtual. A diferença básica destas duas redes está na forma como os pacotes são roteados em direção ao destino.

Roteamento em redes baseadas em circuito virtual Nas redes baseadas em circuito virtual , a rota para os pacotes é estabelecida a priori, numa fase de estabelecimento do circuito virtual. Uma vez estabelecido o circuito virtual, todos os pacotes seguem pela mesma rota, cada um deles carregando a informação de qual circuito virtual o mesmo deve tomar em cada roteador. Os exemplos de redes que utilizam esta técnica incluem as redes X.25, as redes frame-relay e as redes ATM ( asynchronous transfer mode ).

O processo de estabelecimento de um circuito virtual é similar ao estabelecimento de conexão nas redes de comutação de circuitos, entretanto, os enlaces individuais não ficam reservados de forma exclusiva para uma única conexão, podendo, durante uma transmissão, serem compartilhados por outras transmissões.

Fazendo uma analogia, podemos comparar o estabelecimento de um circuito virtual com o planejamento de uma viagem de carro, definindo o trajeto a priori, com a ajuda de um mapa e consulta a Polícia Rodoviária para verificar o estado das rodovias até o destino. Durante a viagem, o motorista segue, com a ajuda do mapa, o trajeto anteriormente estabelecido. Veja também, que as estradas não ficam reservadas para um único veículo; outros carros, que provavelmente seguem a outros destinos, compartilham trechos das rodovias.

Roteamento em redes baseadas em datagrama Nas redes baseadas em datagramas , não há estabelecimento de conexão ou circuito virtual. Os pacotes são encaminhados em função do endereço do destino. No caso da Internet, é o endereço IP que vai ser utilizado para a definir a rota que o pacote vai seguir.

Voltando a analogia da viagem de carro, no caso de uma rede de datagramas, podemos comparar com a realização da viagem pedindo informações em cada entroncamento, onde o motorista não conhece os caminhos e nem possui mapas. Por exemplo, suponha que você vai realizar uma viagem de Florianópolis para a cidade de Araraquara no interior de São Paulo usando este processo. Você chega ao primeiro posto na saída de Florianópolis e pergunta como chegar a Araraquara. Visto que o estado é São Paulo, o informante lhe diz para pegar a BR-101 no sentido norte e quando chegar a Curitiba perguntar novamente. Chegando em Curitiba, você faz novamente a pergunta a um policial rodoviário e ele lhe diz que a BR-116, rumo a São Paulo, está bem congestionada e lhe recomenda a saída para o estado de São Paulo via o norte do Paraná, orientando para que pergunte novamente quando chegar na divisa dos estados, na cidade de Ourinhos. Em Ourinhos, lhe indicam a estrada rumo a cidade de Bauru, onde você deverá fazer nova pergunta. Finalmente, em Bauru, lhe indicam a auto-estrada que vai diretamente a Araraquara. Neste exemplo, veja que as decisões em cada entroncamento são tomadas tendo como base o endereço final.

Tomando um exemplo diferente, em muitos aspectos as redes baseadas em datagramas são análogas aos serviços postais. Quando alguém vai enviar uma carta a um destinatário, o mesmo coloca a carta em um envelope e escreve o endereço do destino sobre o envelope. O endereço tem uma estrutura hierárquica, incluindo, no caso do Brasil, o país, o estado, a cidade, a rua e o número da casa. Por exemplo, se alguém enviar uma carta da França para nossa escola, o correio da França primeiro vai

Outra forma de acesso residencial, a qual não necessita a conversão analógica/digital, é a utilização da tecnologia RDSI (Rede Digital de Serviços Integrada), disponível em algumas centrais telefônicas das concessionárias de telecomunicações.

Novas tecnologias, como o ADSL ( asymmetric digital subscriber line ) e o HFC ( hibric fiber coaxial cable ) também tem sido empregada para acesso residencial.

O ADSL usa multiplexação por divisão da freqüência para dividir o enlace de comunicação entre a casa do usuário e o provedor em três faixas de freqüência:

Um canal de alta velocidade ( downstream ) de até 8 Mbps, na faixa de 50 kHz a 1 MHz;

Um canal de média velocidade ( upstream ) de até 1 Mbps, na faixa de 4 kHz a 50 kHz;

Um canal de baixa velocidade para o sinal telefônico de voz, na faixa de 0 a 4 kHz.

O ADSL permite velocidades de até 8 Mbps do provedor a residência ( downstream ) e no sentido reverso ( upstream ) até 1 Mbps. Esta assimetria é uma das características do ADSL e reflete as características de uso do usuário residencial, muito mais um consumidor do que um fornecedor de informações da Internet.

A tecnolocia HFC, também conhecida como cable modem , requer modems especiais para permitir

um acesso doméstico a partir dos sistemas de distribuição de TV a cabo. O cable modem é um

dispositivo externo, conectado ao computador pessoal a partir de uma porta Ethernet (Ethernet é uma tecnologia de rede local). Como no caso do ADSL, o cable modem divide o canal de acesso em duas bandas, um canal do provedor a residência de até 10 Mbps e 768 Kbps no sentido reverso. No HFC (e não no ADSL) estas velocidades de acesso são compartilhadas entre os usuários, pois a distribuição da TV a cabo usa um meio compartilhado entre vários usuários ( broadcast ).

Uma rede de acesso corporativo é tipicamente uma rede local de computadores conectada a um roteador de borda. Existem várias tecnologias de rede local, todavia, a tecnologia Ethernet é hoje uma das mais disseminadas. A Ethernet opera em velocidades de 10 Mbps a 100 Mbps (existe ainda a Ethernet a 1 Gbps). Ela usa par trançado de cobre ou cabo coaxial para conexão entre as máquinas, que compartilham um barramento comum, sendo portando a velocidade de acesso também compartilhada entre os usuários (Figura 1.8).

Meios físicos Como meio físico podemos ter, por exemplo, par trançado , cabo coaxial , fibra óptica ou a utilização do ar e do espectro de freqüência de rádio. A conexão ao meio físico pode se dar de diversas maneiras, onde cada uma delas utiliza protocolos específicos, necessitando de dispositivos

Fax/Modem Rede Comutada

Rede local do provedor

Banco de Modem

Figura 1.7. Acesso residencial via modem e linha discada

Roteador de borda

Computador com placa de rede Figura 1.8. Acesso corporativo via rede local

adaptadores , por exemplo, placas fax/modem e placas de rede. O tipo de acesso e o meio físico utilizado determinará uma taxa de transmissão de dados para o enlace de comunicação.

O que são camadas de protocolos?

Uma rede de computadores é um sistema bastante complexo. Como vimos, a interação entre os computadores e as diversas aplicações pode se dar de diferentes maneiras e a partir da utilização de um número variado de protocolos. Para lidar com esta complexidade, a arquitetura das redes de computadores procurou estabelecer uma série de camadas de protocolos cada uma delas tratando de uma funcionalidade específica da comunicação.

Analogia com sistema postal (Correios) Para entender o papel das camadas de protocolo utilizadas nas redes de computadores, vamos fazer uma analogia com um sistema postal hipotético.

Por exemplo, para enviar uma carta neste sistema postal o usuário deverá primeiramente acondicioná-las em um envelope padronizado. Em seguida, ele deve escrever, também segundo algumas regras, o endereço do destinatário. Note que o endereço é hierarquizado, onde consta o nome do usuário final, o nome da rua, a cidade, o estado e o país. Feito isto o usuário deve selar a carta e depositá-la em uma caixa coletora do serviço postal.

Os carteiros do sistema postal são responsáveis por diariamente coletar as correspondências nas caixas coletoras e levá-las até a agência de triagem local dos correios.

A agência de triagem local realiza um primeiro serviço de triagem das correspondências, a partir do endereço dos destinatários, e define o encaminhamento seguinte das mesmas. Para alguns destinos pode haver um encaminhamento direto a partir da agência local (por exemplo, uma localidade vizinha). Para outros destinos (por exemplo, uma cidade de outro estado) o encaminhamento pode se dar via outra agência de triagem intermediária. Para encaminhar as correspondências ao próximo destino, todas as cartas cujas rotas devem seguir por esta destinação são acondicionadas em um malote , e seguirão por um serviço de malote.

O serviço de malote carrega os malotes entre as “ agências vizinhas” (isto é, as quais possuem serviço de malote direto). Dependendo das agências em questão, o transporte dos malotes pode ser realizado de diferentes maneiras. Por exemplo, via linha aérea comercial, via linha de transporte rodoviário, com transporte rodoviário próprio, etc.

Uma vez na próxima agência de triagem o malote é aberto e nova triagem é realizada. Este processo de roteamento das correspondências entre as agências de triagem prossegue até que a correspondência chegue a agência destino , responsável pela jurisdição onde habita o destinatário final.

Uma vez na agência destino as cartas são separadas e repassadas aos carteiros para fazerem a entrega a domicílio das cartas aos destinatários finais. (veja diagrama mostrado na Figura 1.9)

O mesmo tipo de comentários poderia ser feito com respeito ao serviço de malote das correspondências. Por exemplo, entre duas agencias de triagem que possuem um grande fluxo de correspondências, como entre duas capitais, poderia haver um serviço de malote dedicado via aérea.

Note que nas agências terminais , todas as camadas do sistema postal precisam ser implementadas, incluindo caixas coletoras e os serviços de carteiros para coleta/entrega de cartas. Por outro lado, podemos ter algumas agências intermediárias dedicadas somente à triagem e encaminhamento , localizadas, por exemplo, em nós importantes do sistema. Neste caso, as camadas superiores não precisam ser implementadas.

Cada camada oferece um serviço à camada superior:

• A partir da realização de algumas ações, por exemplo, os carteiros coletam as cartas e as repassam ao serviço de triagem e encaminhamento ;
• Utilizando os serviços da camada inferior, por exemplo, os carteiros contam com o serviço de triagem e encaminhamento para que continue o processo de entrega até o destinatário.

Camadas de protocolos nas redes de computadores Durante os primeiros tempos das redes de computadores os diversos fabricantes trabalharam de forma separada no desenvolvimento de suas tecnologias, muitas delas incompatíveis entre si. Com o intuito de estabelecer alguma padronização e permitir uma integração entre as diversas tecnologias, a ISO ( International Standard Organization – www.iso.org), juntamente com o ITU ( International Telecommunication Union – www.itu.org), organismos responsáveis pelo estabelecimento de normas e padrões em telecomunicações no mundo, definiram um modelo de referência com sete camadas de protocolos. Este modelo ficou conhecido como modelo OSI ( open system interconnection ).

As camadas de protocolos facilitam o projeto e a implementação das redes de computadores, e no nosso caso, também o ensino e a aprendizagem das redes. Através das camadas de protocolos, o problema de construir uma rede fica decomposto em diversos módulos, onde cada camada pode ser implementada separadamente, sem afetar as demais.

As sete camadas do modelo OSI, nomeadas como aplicação, apresentação, sessão, transporte, rede, enlace e física (Figura 1.15), tiveram muito sucesso na literatura de redes de computadores, todavia, não tiveram o mesmo sucesso comercial. Hoje, não há nenhum produto que siga a risca as recomendações do modelo OSI. Dentre os modelos comerciais, certamente a arquitetura Internet é a que tem hoje maior sucesso. Grosso modo, pode-se dizer que o modelo Internet é uma simplificação do modelo OSI , onde algumas camadas agrupam funcionalidades de mais de uma camada do modelo OSI.

Apresentação

Aplicação

Sessão Transporte

Rede Enlace Física Figura 1.15. Modelo de 7 camadas ISO

Modelo em camadas da Internet O modelo em camadas da Internet agrupa as funcionalidades das redes de computadores em quatro camadas. A camada superior, que define regras para a troca de mensagens entre os processos de aplicação. A segunda camada que oferece um canal de comunicação lógico fim-a-fim entre os processos de aplicação, oferecendo um serviço apropriado para que os processos de aplicação troquem mensagens. A terceira camada, que trata os problemas relativos ao roteamento de pacotes entre dois computadores remotos, permitindo a conectividade fim-a-fim entre dois computadores. Por fim, a camada inferior que trata os problemas relacionados aos enlaces de comunicação entre nós vizinhos e os problemas relacionados à transmissão física de bits sobre os enlaces (Figura 1.11).

No caso dos canais de comunicação lógico fim-a-fim entre os processos de aplicação , para atender aos dois tipos de aplicações descritos anteriormente (aplicações tipo pedido/resposta e aplicações tipo fluxo de dados tempo real ), poder-se-ia ter dois canais distintos, conforme mostra a figura 1.12.

Dentro do padrão Internet, esta pilha de protocolos tem as camadas assim denominadas: camada aplicação, camada transporte, camada rede e camada enlace/física. (Figura 1.13)

Camada Aplicação Os protocolos da camada de aplicação definem as regras e o formato das mensagens que são trocadas entre as aplicações de rede, por exemplo, a aplicação WWW ( world wide web ) é governada pelas regras do protocolo de aplicação HTTP ( hiper text transfer protocol ); o correio eletrônico envia as mensagens usando o protocolo de aplicação SMTP ( simple mail transfer protocol ); a transferência de arquivos usa o protocolo de aplicação FTP ( file transfer protocol ). As mensagens trocadas entre as entidades da camada aplicação utilizam os canais disponibilizados pelos protocolos da camada inferior.

Aplicação

Transporte

Rede

Enlace/Física

Figura 1.13. Pilha de protocolos da Internet

Regras para troca de mensagens entre os processos de aplicação Canais de comunicação lógicos fim-a-fim entre os processos de aplicação Conectividade fim-a-fim entre dois sistemas terminais remotos Enlace de comunicação físico entre dois nós vizinhos

Figura 1.11. Diferentes camadas para as redes de computadores

Regras para troca de mensagens entre os processos de aplicação

Canal para aplicações tipo pedido/resposta Conectividade fim-a-fim entre dois sistemas terminais remotos

Enlace de comunicação físico entre dois nós vizinhos

Canal para aplicações tipo fluxo de dados tempo real

Figura 1.12. Diferentes canais para diferentes tipos de aplicação

Relacionamento entre as camadas de transporte e de rede A camada de transporte se situa logo acima da camada de rede na pilha de protocolos. Enquanto os protocolos de transporte oferecem comunicação lógica entre processos rodando em diferentes computadores, a camada de rede oferece comunicação lógica entre os computadores. A diferença é sutil, mas importante. Vamos analisá-la fazendo uma analogia com residências atendidas pelo nosso sistema postal hipotético.

Neste sistema, a agência da jurisdição do destinatário entrega as cartas no endereço da residência do usuário com a ajuda dos carteiros. Todavia, um mesmo endereço pode pertencer a mais de uma pessoa. Quando chega uma correspondência a uma pessoa da residência, alguém deve se encarregar de recebê-la e entregá-la ao usuário final. Neste exemplo, a pessoa que recebeu a correspondência do carteiro faz um papel análogo ao serviço de multiplexaxão de aplicações realizado pelos protocolos da camada transporte.

Camada Enlace Para mover um pacote de um nó até o nó adjacente , dentro de uma determinada rota, a camada rede necessita dos serviços dos protocolos da camada de enlace. Por exemplo, para transferir dados entre dois computadores conectados em uma rede local, o protocolo de enlace de múltiplo acesso Ethernet pode ser utilizado. Já no caso de dois computadores conectados via linha discada, o protocolo de enlace ponto-a-ponto PPP poderia ser utilizado.

A camada de enlace realiza a transferência de dados entre nós vizinhos da rede.

Comparando com o sistema postal, a camada enlace é análoga a camada que realiza os serviços de transporte das cartas entre agências vizinhas e entre agências e usuários. Isto engloba tanto o serviço de malote entre agências, quanto o trabalho realizado pelos carteiros levando as cartas entre as agências de correio e as residências dos usuários.

Camada Física Vinculado à camada enlace está a camada física, que é responsável por mover os bits que compõe os dados entre um nó e outro utilizando um meio físico específico. Os meios físicos podem ser cabos coaxiais, fios de cobre, fibras ópticas ou o ar a partir do uso do espectro de freqüência de rádio.

A camada física realiza o transporte de bits sobre o meio físico de um enlace de comunicação.

No caso do sistema postal, a camada física corresponderia ao meio de transporte utilizado pelos carteiros ou pelo serviço de malote para transportar as cartas, como por exemplo, bicicleta, carro, ônibus, etc.

Questões

1. A conectividade entre computadores pode se dar em diferentes escalas. Comente sobre as formas de se conectar computadores, citando exemplos de redes existentes na prática.

2. Quais tipos de dispositivos podem ser conectados a Internet além de computadores pessoais. Cite exemplos e pesquise endereços URL que apresentem algum dispositivo deste tipo. 3. O que é um sistema terminal ou hospedeiro ( host )? Explique o porquê deste nome. 4. O que é um roteador? Quais são suas funções nas redes de computadores?

5. Explique a expressão store-and-forward , relativa ao funcionamento de um roteador.

6. Quais as vantagens e desvantagens da comutação de circuitos em relação com a comutação de pacotes? 7. Pesquise sobre a comutação de mensagens e diferencie esta técnica da comutação de pacotes. 8. O que é uma aplicação de rede? Cite exemplos e mostre a utilidade de cada aplicação citada. 9. O que é um protocolo? Cite um exemplo de um protocolo humano que você usa no seu dia-a-dia. 10. Quais os principais protocolos da Internet? 11. Qual a origem no nome Internet? 12. O que é um endereço IP? 13. O que significa ter os computadores conectados em rede local? Como uma rede local pode ser conectada a Internet? 14. Explique o que é o modelo cliente/servidor , obedecido pela maioria das aplicações Internet. 15. As aplicações Internet requisitam serviços da rede subjacente. Diferencie os serviços do tipo pedido/resposta dos serviços tipo fluxo de dados tempo real. Cite exemplos.

16. Porque se diz que a Internet é dita uma rede best-effort? Explique.

17. Pesquise sobre a forma de acesso doméstico a Internet utilizando RDSI , disponível na região da Grande Florianópolis. Explicitar tanto os aspectos tecnológicos quanto os comerciais, descrevendo também a tecnologia utilizada para a transmissão dos dados e os equipamentos necessários. 18. Idem para a tecnologia ADSL.

19. Idem para a tecnologia cable modem.

20. Na tecnologia cable modem o canal é dedicado ou compartilhado entre os usuários?

Explique.

21. Comente sobre pelo menos três vantagens de se dividir a arquitetura das redes de computadores em camadas. 22. Quais as principais funções de cada uma das camadas da arquitetura Internet? 23. Qual camada da Internet faz o processo de roteamento?