MODELO OSI

MODELO OSI Quando as primeiras redes surgiram, cada fabricante de computador utilizava uma arquitetura própria, o que impedia que computadores diferentes pudessem ser conectados à mesma rede. O modelo OSI (Open Systens Interconnection) – interconexão de sistemas abertos - surgiu da necessidade de criação de uma arquitetura única e se tornou um padrão internacional, sendo usado pelos fabricantes nas especificações de seus produtos de rede. Ele descreve como os componentes (hardware e software) de rede devem funcionar em conjunto para garantir a comunicação. O modelo OSI se divide em 7 camadas. Cada camada possui funções, serviços e protocolos bem definidos, que trabalham com as camadas imediatamente acima e abaixo dela. Por exemplo: a camada Sessão deve se comunicar com as camadas Transporte e Apresentação. Cada camada executa um Serviço que prepara os dados para serem enviados à outra camada. A divisão entre elas é chamada de Interface. É através das interfaces que as camadas adjacentes se comunicam. Camada 7- Camada de Aplicação representa os serviços de acesso à rede que suportam os aplicativos dos usuários, como programas de transferência de arquivos, banco de dados e e-mail. A camada de Aplicação é responsável pelo acesso geral à rede, controle do fluxo de informações e recuperação de erros. Camada 6 - Camada de Apresentação determina o formato usado para a troca de informações entre os computadores da rede. Pode-se pensar nela como a "tradutora" da rede. No computador origem, essa camada traduz os dados recebidos da camada de Aplicação para um formato comum, intermediário. No computador destino, ela traduz os dados do formato comum para um formato que pode ser reconhecido pela camada de Aplicação. As principais funções dessa camada são: conversão de protocolos, "tradução" de formatos, encriptação e compressão dos dados. Camada 5 - camada de Sessão permite que duas aplicações em computadores diferentes usem uma conexão, chamada Sessão. Essa camada executa funções, como a de segurança, necessárias para que as aplicações se comuniquem pela rede e implementa o controle de diálogo na comunicação, regulando quem transmite, quando e por quanto tempo. Também é a responsável pela sincronia durante uma transmissão, colocando "pontos de verificação" no fluxo de dados. Dessa forma, se houver uma falha na rede, apenas os dados posteriores ao último "ponto" serão retransmitidos. Camada 4 - Camada de Transporte - implementa um nível de conexão confiável abaixo da camada de Sessão, garantindo uma transmissão sem erros, na sequência correta e sem perdas ou duplicações. Executa o controle de fluxo, correção de erro e participa do processo de solução de problemas na transmissão e recepção dos pacotes. Camada 3 - camada de Rede é responsável pelo endereçamento das mensagens e tradução dos nomes e endereços lógicos em endereços físicos. É ela também que determina qual caminho será usado na transmissão, baseando-se nas condições da rede, prioridade nos serviços e outros fatores. Camada 2 – camada de Enlace de Dados- o objetivo dessa camada é detectar e, opcionalmente, corrigir erros que possam ocorrer na camada Física, transformando um canal de transmissão não-confiável em um canal confiável. Para isso, divide os dados em pedaços menores, ou quadros, contendo informações para detecção de erros. Outra função dessa camada é o controle de fluxo, que evita relacionamento entre as Camadas. As camadas estão configuradas de tal maneira que cada uma parece estar se comunicando com a camada correspondente do outro computador. Essa comunicação virtual ou lógica cria o conceito de Parceiros ou Peer. Camada 1 – Física - Esta camada pega os quadros enviados pela camada de Link de Dados e os transforma em sinais compatíveis com o meio onde os dados deverão ser transmitidos. Se o meio for elétrico, essa camada converte os 0s e 1s dos quadros em sinais elétricos a serem transmitidos pelo cabo; se o meio for óptico (uma fibra óptica), essa camada converte os 0s e 1s dos quadros em sinais luminosos; se uma rede sem fio for usada, então os 0s e 1s são convertidos em sinais eletromagnéticos; e assim por diante. No caso da recepção de um quadro, a camada física converte os sinais do cabo em 0s e 1s e envia essas informações para a camada de Link de Dados, que montará o quadro e verificará se ele foi recebido corretamente. A tabela seguinte resume as funções das diferentes camadas do modelo OSI: CAMADA FUNÇÃO APLICAÇÃO Funções especializadas (transferência de arquivos, terminal virtual, e-mail) APRESENTAÇÃO Formatação de dados e conversão de caracteres e códigos SESSÃO Negociação e estabelecimento de conexão com outro nó TRANSPORTE Meios e métodos para a entrega de dados ponta-a-ponta REDE Roteamento de pacotes através de uma ou várias redes ENLACE Detecção e correção de erros introduzidos pelo meio de transmissão FÍSICA Transmissão dos bits através do meio de transmissão Modelo de Camadas de Pilha do TCP/IP Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) é um conjunto de protocolos projetado para redes de longas distâncias (WANs) e para comunicação entre computadores de diferentes tipos. Como quase todas as redes o suportam, tornou-se o protocolo padrão usado na Internet. O TCP/IP é baseado em um modelo de 4 camadas: Aplicação, Transporte, Inter-Redes e Física. A camada Física é responsável por colocar e retirar quadros do cabo. A Inter-Redes é responsável pela transferência de dados desde a máquina origem até a de destino. Possui 3 protocolos: • IP (Internet Protocol) é responsável pelo endereçamento e roteamento de pacotes entre máquinas e redes; • ARP (Address Resolution Protocol) é usado para descobrir os endereços físicos das máquinas que estão na mesma rede; • ICMP (Internet Control Message Protocol) envia mensagens e relata erros na entrega de pacotes. A camada de Transporte permite a comunicação entre 2 máquinas. Possui 2 protocolos: • TCP (Transmission Control Protocol) é orientado à conexão, e provê uma comunicação confiável para aplicações que transferem grandes quantidades de informações e que precisam de confirmação do recebimento. O objetivo do modelo OSI é fornecer uma base comum que permita o desenvolvimento coordenado de padrões para a interconexão de sistemas, onde o termo aberto não se aplica a nenhuma tecnologia, implementação ou interconexão particular de sistemas, mas sim à adoção dos padrões para a troca de informações, padrões esses que representam uma análise funcional de qualquer processo de comunicação. A elaboração do modelo OSI representou um esforço na tentativa de padronização e direcionamento do desenvolvimento das novas tecnologias para a implementação de produtos de redes que fossem compatíveis entre si. Entretanto, o modelo OSI é conceitual e não uma arquitetura de implementação real de protocolos de rede. Por exemplo, a internet se baseia em um modelo de quatro camadas onde não existe a estruturação formal dessas camadas conforme ocorre no modelo OSI. Ela procura definir um protocolo próprio para cada camada, assim como a interface de comunicação entre duas camadas adjacentes. TCP/IP Os protocolos TCP (Transmission Control Protocol) e IP (Internet Protocol) foram criados com o intuito de realizar a intercomunicação de computadores. As configurações desses protocolos tem como função controlar como a informação é passada de uma rede a outra, e como manipular o endereçamento contido nos pacotes, a fragmentação dos dados e a checagem de erros. O TCP é o protocolo da camada de transporte orientado à conexão, que oferece um serviço confiável.Frequentemente aparece como parte da pilha TCP/IP da arquitetura Internet, mas é um protocolo de propósito geral que pode ser adaptado para ser usado com uma variedade de sistemas. O IP é um protocolo para comunicação de redes Internet. Ele é o responsável pela transmissão de nível inferior (host-to-host), e é utilizado em dois tipos de estações: hosts e gateways. A principal função do protocolo IP é transportar os datagramas de uma rede a outra na Internet. Ele é um protocolo de transmissão não orientada à conexão, e por ser mais básico, não apresenta muitas características do TCP. Podemos dizer que o IP : • Não possui mecanísmos de retransmissão. • Não da garantia de uma transmissão integra ou ordenada. • Utiliza os "endereços IP" como base para o direcionamento dos datagramas. • Descarta um datagrama se ele não for entregue ou se passar muito tempo trafegando na Internet. • Suas operações e padrões estão descritos em vários RFC´s (Request for Comments) e IEN´s (Iternet Engeneering Notes). Embora o protocolo IP não possua essas características, elas não deixam de ser important-Cada computador ligado à Internet possui um ou mais números IP´s, sendo que cada número IP na Internet é exclusivo, o que evita que os datagramas sejam enviados para o lugar errado. Um computador pode desempenhar o papel de host ou de gateway, ou ainda os dois ao mesmo tempo. Os endereços IP são compostos em quatro bytes, onde cada byte contém um número.Os números são separados por pontos e se dividem em endereço de rede e endereço local. O endereço de rede, que é fornecido pela InterNIC, contém a parte do endereço que se refere à rede principal e às subnets. Ele esta representado nos três primeiros bytes do número IP. O endereço local é atribuido pelo administrador do host. Ele ocupa o último byte e serve para identificar máquinas locais. Como se tornaria muito complicado lidar somente com números, foi criado o DNS (Domain Name System), que associa um nome a cada número IP.Esse nome traz muitas vantagens, e possui algumas características básicas,como: • Os nomes (domínios) são separados por pontos; • Não há espaços entre os domínios; • O número de nomes pode variar de um endereço para outro; • Identificam uma única máquina; • Não há diferença entre letras maiúsculas e minúsculas; • Ao contrário do número IP, são lidos da direita para a esquerda. Resolução de Endereços IP ARP Às vezes,quando um host deseja enviar uma mensagem, ele pode não saber o endereço completo do host destino, isto é, saber somente o número IP. Para esses casos, o protocolo IP dispõe de um protocolo chamado ARP (Address Resolution Protocol). Podem ocorrer duas situações na resolução de endereços: • O host destino está na mesma rede: O host de origem manda um pacote ARP contendo o número IP de destino da mensagem para todas as demais estações de sua rede. Somente a estação que se identificar com o número IP desse pacote irá responder à mensagem, mandando de volta o seu endereço MAC; Além de mandar a mensagem, o host de origem armazena o endereço MAC recebido do host destino em uma tabela temporária, que relaciona números IP aos endereços MAC da suposta rede local. • O host destino está em uma rede distante: Nesse caso, o host origem enviará um pacote ARP contendo o número IP para o gateway, que então orientará esse pacote por diversas conexões até que chegue na rede local desejada. Ocorrerá, então, o mesmo que na situação anterior,apenas diferenciando-se pelo fato de que o próprio gateway enviará os pacotes ARP para todas as estações locais. RARP O RARP (Reverse Address Resolution Protocol) é um protocolo que permite a uma estação descobrir seu próprio endereço IP. Ele é bastante utilizado por estações de trabalho desprovidas de disco rígido, uma vez que elas não tem como armazenar permanentemente um endereço IP. Cada vez que uma estação desse tipo vai mandar alguma mensagem, ela precisa descobrir seu endereço IP. Para tanto, ela envia uma mensagem ao servidor RARP de sua rede local, contendo seu endereço MAC. O servidor então retorna à estação seu número IP, possibilitando assim o envio de mensagens. Proxy ARP O Proxy ARP é uma variação do ARP. Ele possibilita que uma organização possua somente um endereço IP para suas diversas redes. Nesse caso, todas as redes estão conectadas a um router.Quando um host quiser se comunicar com um host de outra rede (sem saber seu endereço MAC), ele irá despejar um pacote com o número IP do host destino. Mas nesse caso o pacote é interceptado primeiramente pelo router, que retorna ao host destino seu próprio endereço MAC. A informação subsequente será então orientada para o router, que a redicionará para o host destino, de acordo com a sua própria tabela de endereços. PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO FTP  FTP significa File Transfer Protocol (Protocolo de Transferência de Arquivos), e é uma forma bastante rápida e versátil de transferir arquivos (também conhecidos como ficheiros), sendo uma das mais usadas na internet.  É o padrão da pilha TCP/IP para transferir arquivos, é um protocolo genérico independente de hardware e do sistema operacional e transfere arquivos por livre arbítrio, tendo em conta restrições de acesso e propriedades dos mesmos.  A transferência de arquivos dá-se entre um computador chamado "cliente" (aquele que solicita a conexão para a transferência de dados) e um servidor (aquele que recebe a solicitação de transferência).  Para existir uma conexão ao servidor, o utilizador informa um nome de utilizador (ou username, em inglês) e uma senha (password), bem como o nome correto do servidor ou seu endereço IP.  O acesso a servidores FTP pode ocorrer de dois modos: através de uma interface ou através da linha de comando, tanto usuários UNIX como usuários Windows podem acessar através dos dois modos.  A partir de qualquer browser credenciado(IE, FIREFOX, ou mesmo no Explorer do Windows, também é possível acessar um servidor FTP. Basta, para isso, digitar na barra de endereço: ftp:// [username] : [password] @ [servidor]  Comandos do cliente FTP  A interface cliente do FTP do BSD UNIX é um padrão por si mesma, possuindo muitos comandos arcaicos: tenex ou carriage control que hoje não têm uso. Os comandos mais usados são o cd, dir, ls, get e put.  Comandos que fazem a transferência bidirecional de arquivos, são eles:  get do servidor FTP para o host local (mget para mais que um arquivo)  put para o servidor FTP a partir do host local (mput para mais que um arquivo) UDP  O User Datagram Protocol (UDP) é um protocolo simples da camada de transporte.Ele permite que a aplicação escreva um datagrama encapsulado num pacote IPv4 ou IPv6, e então enviado ao destino. Mas não há qualquer tipo de garantia que o pacote irá chegar ou não.  O protocolo UDP não é confiável. Caso garantias sejam necessárias, é preciso implementar uma série de estruturas de controle, tais como timeouts, retransmissões, controle de fluxo, etc. TFTP  TFTP (Trivial File Transfer Protocol) é executado sobre o UDP. O TFTP não necessita da senha do usuário para acesso, não opera com múltiplas conexões, tornando-se, portanto, menor e mais simples que o FTP  TFTP é um simples protocolo de transferência de arquivos. Foi implementado sobre o topo da Internet Datagram Protocol (UDP ou Datagrama) assim pode ser usado para mover arquivos entre máquinas sobre diferentes redes implementando UDP ICMP  ICMP, sigla para o inglês Internet Control Message Protocol, é um protocolo integrante do Protocolo IP.  E utilizado para fornecer relatórios de erros à fonte original.  Atua na camada de REDE  Através do ICMP, um roteador ou host destino pode reportar à estação origem uma condição de erro no processamento de um datagrama.  O ICMP apenas informa erros ao nível IP de origem, não tendo qualquer responsabilidade sobre a correção dos mesmos. POP  O Post Office Protocol (POP3) é um protocolo utilizado no acesso remoto a uma caixa de correio eletrônico. Atua na porta 110  Usado para realizar o recebimento das mensagens de correio eletrônico. Com este protocolo, as mensagens armazenadas na caixa postal do usuário são trazidas para o computador do usuário e retiradas do servidor. Atualmente esse protocolo enc Simple Mail Transfer Protocol (SMTP) é o protocolo padrão para envio de e-mails através da Internet. SMTP  SMTP é um protocolo relativamente simples, baseado em texto simples, onde um ou vários destinatários de uma mensagem são especificados (e, na maioria dos casos, validados) sendo, depois, a mensagem transferida.  ontra-se em sua terceira versão (POP3).  Este protocolo corre sobre a porta 25 numa rede TCP.  O SMTP é um protocolo de envio apenas, o que significa que ele não permite que um usuário descarregue as mensagens de um servidor. IMAP  IMAP - (Protocolo de Acesso a Mensagens na Internet): é usado em opção ao POP porque facilita o acesso aos dados nas caixas postais sem a necessidade de “baixá-los” para o computador cliente.  As mensagens ficam armazenadas no servidor e o internauta pode ter acesso a suas pastas e mensagens em qualquer computador, tanto por webmail como por cliente de correio eletrônico (como o Outlook Express ou o Evolution).  IMAP - (Protocolo de Acesso a Mensagens na Internet): é usado em opção ao POP porque facilita o acesso aos dados nas caixas postais sem a necessidade de “baixá-los” para o computador cliente.  As mensagens ficam armazenadas no servidor e o internauta pode ter acesso a suas pastas e mensagens em qualquer computador, tanto por webmail como por cliente de correio eletrônico (como o Outlook Express ou o Evolution). CLASSES de endereços IP: Quem define a classe é o primeiro octeto: Bit de Ordem Superior • Classe A ---- 0000 --- 0 - 127 • Classe B ---- 0010 --- 128 - 191 • Classe C ---- 0110 --- 192 - 223 • Classe D ---- 1110 --- 224 - 239 Endereços de rede gama utilizáveis dos primeiros valores byte (decimal) A 1 até 126 B 128 até 191 C 192 até 254 Existem também endereços especiais que são reservados para redes 'não conectadas' (redes privativas), isto é, redes que usam IP mas que não estão conectadas na Internet. Estes endereços são: Uma Rede Classe A : 10.0.0.0 16 Redes Classe B : 172.16.0.0 - 172.31.0.0 256 Redes Classe C 192.168.0.0 - 192.168.255.0 Esses endereços IPv4 foram definidos pelas RFC-3330 e RFC-1918 . ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc3330.txt ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1918.txt Endereçamento IP Cada endereço IP é composto por 32 bits separados em 4 octetos. 200.148.12.188 é um exemplo de endereço IP. São quatro números (0 a 255) separados por pontos. Padrão de endereçamento na Internet (IPv4) Endereço IP Classe A Início 1 0 0 0 Fim 126 255 255 254 rede host host host Máscara 255 0 0 0 Classe B Início 128 0 0 0 Fim 191 255 255 254 rede rede host host Máscara 255 255 0 0 Classe C Início 192 0 0 0 Fim 223 255 255 254 rede rede rede host Máscara 255 255 255 0 A série iniciada com o número 127 é reservada para testes internos. Classe D: 224.0.0.0 a 239.255.255.255 é dedicada a multicast. Classe E: números restantes reservados para uso futuro. Faixas de endereços IP recomendada para internets privadas 10.0.0.0 a 10.255.255.255 172.16.0.0 a 172.31.255.255 192.168.0.0 a 192.168.255.255 EXERCICIOS SOBRE TCP/IP E OSI 01. Cite e explique o papel de cada uma das camadas do modelo de referência ISO/OSI. 02. Suponha que fosse possível implementar uma rede de computadores de longa distância onde todos os computadores estivessem interligados com todos os outros. Além disso, as linhas de comunicação fossem totalmente isentas de qualquer tipo de erro. Quais as camadas do modelo OSI seriam desnecessárias? Por quê? 03. As camadas 2 e 4 do modelo OSI têm funções razoavelmente semelhantes. No entanto, existe uma grande diferença entre elas. Qual é essa diferença? Por que as duas camadas são necessárias? 04. Compare os modelos OSI e TCP/IP. 05. Na camada de transporte do modelo TCP/IP pode-se utilizar os protocolos TCP e UDP. Qual a diferença entre eles? Quais as vantagens de um em relação ao outro? 06. Em qual camada do modelo OSI os protocolos TCP e UDP trabalham? ( ) Física ( ) Aplicação ( ) transporte ( ) Enlace 07. Sobre a camada de Rede do modelo OSI podemos afirmar: ( ) É responsável pelo endereçamento dos pacotes. ( ) É responsável por determinar a rota que os pacotes irão seguir para atingir o destino ( ) Os roteadores operam nessa camada. ( ) Todas as alternativas anteriores estão corretas 08. Qual camada do modelo OSI é responsável pela codificação, compressão e/ou criptografia dos dados? ( ) Aplicação ( ) Apresentação ( ) Sessão ( ) Enlace 09. A camada ____________ do modelo OSI especifica os detalhes do meio de transmissão, como níveis de tensão, modulação, cabos, conectores, etc. ( ) Rede ( ) Sessão ( ) Enlace ( ) Física 10. Os switches são capazes de ler o campo de endereço MAC de cada quadro que passa por ele. Por isso podemos dizer ele opera na camada ___________ do modelo OSI. ( ) Sessão ( ) Enlace ( ) Rede ( ) Física 11. Ao enviar um pacote pela rede (oriundo das camadas superiores) a camada de Sessão processa esse pedido, acrescenta informações de sua competência e passa o pacote para a camada imediatamente inferior, a camada de: ( ) Aplicação ( ) Transporte ( ) Rede ( ) Apresentação 12. Ao receber um pacote pela rede (oriundo das camadas inferiores) a camada de Rede processa esse pedido, remove informações de sua competência e passa o pacote para a camada imediatamente superior, a camada de: ( ) Aplicação ( ) Transporte ( ) Rede ( ) Apresentação 13. Um datagrama IP está associado a qual camada do modelo OSI? ( ) Física ( ) Enlace ( ) Rede ( ) Transporte 14. A pilha de protocolo TCP/IP é formada por quantas camadas? ( ) 2 ( ) 4 ( ) 5 ( ) 7 15. Qual é o protocolo responsável por fazer a conversão entre os endereços IPs e os endereços MAC da rede? ( ) TCP ( ) UDP ( ) ARP ( ) RARP 16. Qual dos protocolos abaixo é um protocolo de transferência de arquivos baseado no protocolo de transporte UDP? ( ) TFTP ( ) FTP ( ) Telnet ( ) ICMP 17. Quantos bits compõem um endereço IP? ( ) 16 ( ) 24 ( ) 32 ( ) 64 18. Qual é a classe de endereço IP que utiliza a máscara padrão 255.255.0.0? ( ) A ( ) B ( ) C ( ) D 19. Dado o endereço IP 193.193.7.7 e a máscara 255.255.255.0, qual é o endereço que representa a rede? ( ) 193.193.7.255 ( ) 193.193.255.255 ( ) 193.193.0.0 ( ) 193.193.7.0 20. Qual dos protocolos abaixo é o responsável pelo envio de e-mails? ( ) SNMP ( ) SMTP ( ) POP3 ( ) HTTP 21. O conjunto formado por um endereço IP e um número de porta constitui: ( ) Uma conexão ( ) O endereço do gateway ( ) Um datagrama ( ) Um socket 22. O modelo Open Systems Interconnection (OSI) trata da interconexão de sistemas abertos, ou seja, sistemas que estão abertos à comunicação com outros sistemas. Leia o texto abaixo, referente a esse modelo, e, em seguida, assinale a opção que completa corretamente as lacunas. A camada de _________ realiza transformações adequadas nos dados, antes do seu envio ao nível de sessão. Essa camada está relacionada à sintaxe e à semântica das informações transmitidas. Já a camada de _________ contém uma série de protocolos comumente necessários para o usuário (HTTP, FTP). Essa camada é responsável pela interface entre o protocolo de comunicação e o aplicativo. A sequência correta é: rede / transporte transporte / rede apresentação / aplicação apresentação / rede.