Redes de computadores, Notas de aula de Computação Móvel

Baixe Redes de computadores e outras Notas de aula em PDF para Computação Móvel, somente na Docsity!

CEFET/SC – UNIDADE DE SÃO JOSÉ

Curso de Telecomunicações

Redes de Computadores e

Internet

C U R S O D E T E L E C O M U N I C A Ç Õ E S

Redes de Computadores e Internet

Prof. Evandro Cantú CEFET/SC São José 88.103-310 • Praia Comprida • São José SC Tel.: (048) 247-3646 • Fax: (048) 247- Email: [email protected] Primavera 2003

Índice analítico

INTRODUÇÃO AS REDES DE

Redes de acesso a Internet e meios físicos

Técnicas de detecção e correção de erros

• INTERNET................................. COMPUTADORES E A
• O que é uma rede de computadores?
• O que é a Internet?
• O que é um protocolo?..............................
• A periferia da Internet..............................
  • aplicações................................................. Serviços oferecidos pela Internet às
• Núcleo da Internet.....................................
  • circuitos Comutação de pacotes x comutação de
  • pacotes Roteamento em redes de comutação de
  • Meios físicos..........................................
• O que são camadas de protocolos?
  • Analogia com sistema postal (Correios)
  • Estruturação do sistema em camadas.....
  • computadores......................................... Camadas de protocolos nas redes de
  • Modelo em camadas da Internet
• Questões
• APLICAÇÕES DE REDE
• O que é uma aplicação de rede?
  • Protocolos de aplicação
  • Clientes e servidores
  • Comunicação através da rede - Endereçamento....................................... - Agente usuário .......................................
    • precisa?..................................................... Qual serviço de transporte uma aplicação
    • A aplicação WWW ..................................
      • O protocolo HTTP..................................
      • Os navegadores Web..............................
    • Aplicação de transferência de arquivos.
      • Agentes usuário FTP ..............................
      • Protocolo FTP ........................................
    • Correio eletrônico....................................
      • Leitores de e-mail ...................................
      • Servidores de e-mail ...............................
      • Protocolo SMTP.....................................
      • Protocolo para leitura de e-mail POP3 ...
    • Questões ...................................................
    • TCP/IP PROTOCOLOS INTERNET
    • Arquitetura da Internet TCP/IP ............
    • Camada de Transporte ...........................
      • camada de rede....................................... Relação entre a camada de transporte e a
      • demultiplexação de aplicações ............... O serviço de multiplexação e
      • UDP ( User Datagram Protocol ) ............
      • TCP ( Transmission Control Protocol ) ...
    • Camada Rede...........................................
      • Protocolo IP ( Internet protocol ).............
      • Roteamento ............................................
      • TCP/IP.................................................... Parâmetros básicos para configuração do
  • da rede local........................................... Mapeamento do IP em um endereço físico
  • Alocação dinâmica de IP
  • Protocolo ICMP
  • Sistema de Nomes de Domínio..............
• Questões
• REDES LOCAIS...................... PROTOCOLOS DE ENLACE E
• O que é um protocolo de enlace?
• Protocolos de enlace ponto-a-ponto....... - Protocolos de enlace de múltiplo acesso - comum.................................................... Protocolos para particionar um canal - Protocolo ALOHA ................................. - Protocolo CSMA.................................... - Redes Locais............................................. - Endereços físicos.................................... - Ethernet .................................................. - Hubs , pontes e switches .......................... - Questões ................................................... - GLOSSÁRIO - BIBLIOGRÁFICAS.................. REFERÊNCIAS

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

Na Internet, nem todos os computadores são diretamente conectados, neste caso, utilizam-se dispositivos de chaveamento intermediário, chamados roteadores ( routers ou ainda gateways ).

Em cada roteador da Internet as mensagens que chegam nos enlaces de entrada são armazenadas e encaminhadas ( store-and-forward ) aos enlaces de saída, seguindo de roteador em roteador até seu destino. Neste processo, a técnica de comutação utilizada é conhecida como comutação de pacotes , em contraste com a comutação de circuitos que é comumente utilizada nos sistemas telefônicos.

Na comutação de pacotes, as mensagens que serão transmitidas são fragmentadas em pacotes menores, os quais viajaram na Internet de forma independente uns dos outros.

O protocolo IP é o responsável por estabelecer a rota pela qual seguirá cada pacote na malha de roteadores da Internet. Esta rota é construída tendo como base o endereço de destino de cada pacote, conhecido como endereço IP.

Além de um endereço IP , um nome também pode ser associado a um sistema terminal a fim de facilitar sua identificação por nós humanos. Por exemplo, 200.135.233.1 é o endereço IP e www.sj.cefetsc.edu.br é o nome do servidor do CEFET-SC em São José. A aplicação DNS ( domain name system ) associa dinamicamente nomes a endereços IP.

Em outras palavras, pode-se dizer que a Internet é uma rede de redes , interconectando redes de computadores públicas e privadas, as quais devem rodar o protocolo IP em conformidade com a convenção de endereços IP e nomes da Internet.

A topologia da Internet é hierárquica, onde os sistemas terminais são conectados a provedores locais (ou ISP – Internet Service Provider ), que por sua vez são conectados a provedores regionais , e estes últimos a provedores nacionais ou internacionais. Por exemplo, o provedor local do CEFET-SC em São José está conectado ao provedor regional da RCT-SC (Rede Catarinense de Tecnologia – www.funcitec.rct-sc.br), que está conectado ao provedor nacional da RNP (Rede Nacional de Pesquisa – www.rnp.br) (veja mapa RNP no endereço www.rnp.br/backbone).

A conexão de um computador a um provedor local é feita por meio de uma rede de acesso , a qual pode ser um acesso residencial (por exemplo, via modem e linha discada) ou acesso corporativo via rede local.

No nível tecnológico a Internet está construída a partir da criação, teste e implementação de padrões Internet. Estes padrões são desenvolvidos e formalizados pelo organismo internacional IETF ( Internet Engineering Task Force – www.ietf.org), através de documentos conhecidos como RFCs ( Request For Comments – www.ietf.org/rfc.html), que contém a descrição de cada protocolo padrão da Internet.

ISP local

Rede Corporativa

ISP regional

roteador Estação de trabalho servidor móvel

Figura 1.3. Visão dos componentes da Internet

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:

ƒ Serviço tipo pedido/resposta ( request/reply );

ƒ 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

Para estes dois tipos de requisições de serviços, a Internet dispõe de dois tipos de serviços de transporte :

ƒ Serviço garantido e orientado a conexão;

ƒ Serviço não garantido e não orientado a conexão.

O serviço garantido e orientado a conexão tem o nome de TCP ( Transmission Control Protocol ). Quando uma aplicação usa o serviço orientado a conexão o cliente e o servidor trocam pacotes de controle entre si antes de enviarem os pacotes de dados. Isto é chamado de procedimento de estabelecimento de conexão ( handshaking) , onde se estabelecem os parâmetros para a comunicação. Por exemplo, mensagens TCP são trocadas entre as partes de uma interação WWW para estabelecer a conexão entre o cliente e o servidor. Uma vez concluído o handshaking a conexão é dita estabelecida e os dois sistemas terminais podem trocar dados. O serviço de transferência garantida , que assegura que os dados trocados são livres de erro, o que é conseguido a partir de mensagens de reconhecimento e retransmissão de pacotes. Por exemplo, quando um sistema terminal B recebe um pacote de A, ele envia um reconhecimento; quando o sistema terminal A recebe o reconhecimento ele sabe que o pacote que ele enviou foi corretamente recebido; caso A não recebe confirmação, ele assume que o pacote não foi recebido por B e retransmite o pacote.

Além das características citadas, o TCP integra ainda um serviço de controle de fluxo, que assegura que nenhum dos lados da comunicação envie pacotes rápido demais, pois uma aplicação em um lado pode não conseguir processar a informação na velocidade que está recebendo, e um serviço de controle de congestão ajuda a prevenir congestionamentos na rede.

No serviço não orientado a conexão não há handshaking ; quando um lado de uma aplicação quer enviar pacotes ao outro lado ele simplesmente envia os pacotes. Como o serviço é não garantido, também não há reconhecimento, de forma que a fonte nunca tem certeza que o pacote foi recebido pelo destinatário. Também não há nenhum controle de fluxo ou congestão. Como o serviço é mais simples, os dados podem ser enviados mais rapidamente. Na Internet, o serviço não garantido e não orientado a conexão tem o nome de UDP ( User Datagram Protocol ).

As aplicações mais familiares da Internet usam o TCP, como por exemplo: Telnet, correio eletrônico, transferência de arquivos e WWW. Todavia existem várias aplicações usam o UDP, incluindo aplicações emergentes como aplicações multimídia, voz sobre Internet, áudio e vídeo conferência.

Núcleo da Internet

O núcleo da rede é formado pela malha de roteadores , responsável por interligar as redes entre si, formando as ligações inter-redes, ou Internet.

No núcleo da rede as informações trafegam na forma de pacotes de dados , chamados de datagramas. Em cada roteador os datagramas que chegam nos enlaces de entrada são armazenados e encaminhados ( store-and-forward ) aos enlaces de saída, seguindo de roteador em roteador até seu destino.

O protocolo IP é o responsável por estabelecer a rota pela qual seguirá cada datagrama na malha de roteadores da Internet. Esta rota é construída tendo como base o endereço de destino de cada pacote, conhecido como endereço IP.

Como visto anteriormente, os serviços de transporte da Internet, através dos protocolos TCP e UDP , provêem o serviço de comunicação fim-a-fim entre as portas dos processos de aplicação

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

direcionar a carta para o centro postal do Brasil (por exemplo, situado em São Paulo). O centro postal do Brasil vai então direcionar a carta para Santa Catarina, estado destino da carta (na agência central de Florianópolis, por exemplo). A agência de Florianópolis vai então direcioná-la a agência de São José, que por sua vez vai repassar ao carteiro para entregar a carta aqui na escola.

Na rede baseada em datagrama, cada pacote atravessa a rede contendo no cabeçalho o endereço do nó destino, que como o endereço postal, tem uma estrutura hierárquica. Quando o pacote chega a um roteador, o mesmo examina uma parte do endereço e o encaminha ao roteador adjacente.

A figura 1.6 mostra uma taxonomia das redes de telecomunicações.

Redes de acesso a Internet e meios físicos

Como vimos, na periferia da Internet estão os sistemas terminais que rodam as aplicações e no núcleo da rede estão os roteadores, responsáveis pela interconexão das redes. Neste item vamos abordar as redes de acesso a Internet, ou seja, quais as diferentes maneiras de conectar um computador a Internet.

Grosso modo podemos dividir as redes de acesso em duas categorias:

ƒ Redes de acesso residencial ;

ƒ Redes de acesso corporativo.

Uma rede de acesso residencial conecta tipicamente um computador pessoal, instalado na casa de um usuário, a um roteador de borda, provavelmente de um provedor de acesso doméstico. A forma mais comum de acesso residencial é o acesso via modem e linha discada. O modem residencial converte o sinal digital do computador num formato analógico para ser transmitido sobre a linha telefônica analógica. No lado do provedor, outro modem vai converter o sinal analógico de volta a forma digital. Neste caso, a rede de acesso é um simples enlace ponto-a-ponto sobre o par trançado da linha telefônica. Em termos de velocidade de transmissão, os modems analógicos transmitem em taxas que vão até 56 Kbps, todavia, devido à má qualidade das linhas, dificilmente este valor é atendido de forma plena. (Figura 1.7)

Redes de Telecomunicações

Redes a comutação de circuitos Ex.: Sistema Telefônico

Redes a comutação de pacotes Ex.: Redes de computadores

Figura 1.6. Taxonomia das redes de telecomunicações

Redes com circuito virtual Ex.: X.25, frame relay, ATM

Redes datagrama Ex.: Internet

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)

Estruturação do sistema em camadas Todo este processo tem analogia com as redes de computadores. Por exemplo, uma mensagem entre um computador conectado a uma rede e outro de uma rede remota deve ser encaminhada desde a rede do remetente, seguindo uma determinada rota, até atingir o computador destino. Todavia, a analogia que estamos buscando está na estrutura mostrada na figura 1.9.

Como podemos observar, cada funcionalidade no processo de envio de uma correspondência tem uma etapa correspondente no lado do destinatário. Poderíamos então organizar estas funcionalidades organizando-as em camadas horizontais (Figura 1.10).

Estas camadas horizontais permitem que cada funcionalidade seja descrita de forma separada, onde cada camada guarda uma certa independência das demais. Por exemplo, para o usuário , uma vez que ele depositou uma carta no coletor, não lhe interessa como a mesma vai ser entregue ao destinatário. Ele simplesmente conta com o sistema postal para isto.

Por sua vez, os carteiros não se preocupam com o conteúdo das correspondências e nem em como serão enviadas ao destinatário. Seu serviço é coletar as correspondências e levá-las o setor de triagem. A forma como os carteiros realizam seu trabalho pode ser alterada sem afetar as demais camadas. Por exemplo, utilizar uma bicicleta ao invés de ir a pé para coletar as cartas.

Quanto às agências de triagem e encaminhamento , da mesma forma, sua organização interna pode ser alterada sem prejudicar o restante do processo. Por exemplo, uma agência de triagem mais importante pode contar com serviços automatizados para separação de cartas, outras menores, podem realizar a separação manualmente.

Usuário deposita a carta endereçada e selada em um coletor público

Usuário recebe correspondência em sua casa Carteiro coleta carta e entrega ao serviço de triagem e encaminhamento Serviço de triagem separa as cartas e as encaminha em direção a agência destino usando serviço de malote

Serviço de malote leva os molotes com as cartas entre agências vizinhas.

Carteiro faz a entrega a domicílio da carta

Serviço de triagem destino separa cartas e as repassa ao carteiro para entrega.

Figura 1.9. Ações para encaminhar uma carta no serviço postal

Figura 1.10. Estrutura em camadas do serviço de correios

Usuário (recebe carta)

Carteiros (entrega)

Triagem (recebimento)

Serviço de Malote

Usuário (envia carta)

Carteiros (coleta)

Triagem ( encaminhamento)

Serviço de Malote

Triagem ( encaminhamento)

Serviço de Malote

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

A camada de aplicação estabelece as regras para a troca de mensagens entre as aplicações.

Voltando ao exemplo do sistema postal, a camada de aplicação corresponderia às regras que os usuários devem obedecer para utilizar os serviços postais, como utilizar envelope apropriado, escrever o endereço e o CEP corretamente, selar a carta e depositar na caixa de coleta.

Camada Transporte Os protocolos da camada de transporte garantem um canal de comunicação lógico fim-a-fim entre os processos rodando no lado do cliente e no lado do servidor, para que as aplicações possam trocar mensagens entre si. Para atender aos dois tipos de aplicações comentados anteriormente, aplicações tipo pedido/resposta e aplicações tipo fluxo de dados em tempo real , a Internet implementa dois protocolos de transporte, o TCP e o UDP. O TCP fornece um serviço confiável e orientado a conexão. O UDP fornece um serviço sem conexão ( connectionless ) e não confiável.

Como em cada computador da rede podemos ter diferentes processos de aplicação rodando, por exemplo, várias seções de navegadores Web , um dos serviços oferecidos pela camada de transporte é a multiplexação/demultiplexação de aplicações , entregando as mensagens na porta apropriada de cada processo.

A camada de transporte estabelece um canal de comunicação lógico para a transferência de mensagens porta-a-porta entre os processos de aplicação rodando em dois computadores remotos.

Camada Rede Dentro da Internet, as mensagens são fragmentadas em pacotes , chamados datagramas , e atravessam a rede de roteador em roteador desde o computador origem até o computador destino usando a técnica de comutação de pacotes. Nesta viagem, uma das tarefas dos protocolos da camada de rede é definir a rota que seguirão os datagramas. A camada rede da Internet tem dois componentes principais, o protocolo IP , que define o formato do datagrama e a forma de endereçamento, e os algoritmos de roteamento.

A camada de rede realiza a transferência de pacotes, ou datagramas, entre dois computadores remotos.

A camada rede envolve cada computador e roteador do caminho entre o computador origem e o destino, diferentemente das camadas de aplicação e transporte que somente precisam implementadas nas duas pontas da comunicação.

Retomando nosso exemplo do sistema postal, o serviço executado pela camada rede é análogo ao serviço executado pelas agências postais. As agências recebem as correspondências coletadas pelos carteiros, realizam os serviços de triagem e encaminhamento de correspondências entre agências e por fim repassam novamente a um carteiro da agencia remota para entregar na casa do destinatário.