Conferência Três Titulo: Modelo de Referência TCP/IP. Sumário • Introdução Camadas do modelo. • Comparação com o modelo OSI. • Crítica do modelo de referência TCP/IP • • Conclusões. Bibliografia e Referências. • Introdução.
Tratemos agora o modelo de referência usado na avó de todas as redes de computadores de área ampla, ARPANET, e em sua sucessora, a Internet mundial. Embora dêem mais adiante uma breve historia do ARPANET, é útil mencionar alguns de seus aspectos agora. ARPANET foi uma rede de investigação respaldada pelo DoD (Departamento de Defesa dos Estados Unidos). Com o tempo, conectou centenas de universidades e instalações governamentais mediante linhas telefônicas alugadas. Posteriormente, quando se adicionaram redes via satélites e de rádio, os protocolos existentes tiveram problemas para interatuar com elas, por isso se necessitava uma nova arquitetura de referência. Deste modo, a capacidade para conectar múltiplos jogue a rede em uma maneira sólida foi uma das principais coloque de desenho desde seus inícios. Mais tarde, esta arquitetura se chegou a conhecer como o modelo de referência TCP/IP, de acordo com seus dois protocolos primários. Ante o temor do DoD de que alguns de seus valiosos hosts, rotas e portas de enlace de interligação explorassem em um instante, outro objetivo foi que a rede pudesse sobreviver à perda de hardware da sub-rede, sem que as conversações existentes se interrompessem. Em outras palavras, o DoD queria que as conexões se mantiveram intactas em tanto as máquinas de origem e destino estivessem funcionando, embora algumas das máquinas ou linhas de comunicação medeia ficassem fora de operação repentinamente. Além disso, necessitava-se uma arquitetura flexível devido a que se previam aplicações com requerimentos divergentes, desde transferência de arquivos a transmissão de palavras em tempo real. Camadas do modelo TCP/IP • • • •
Aplicação Transporte Internet Acesso à rede
Capa de internet Todos estes requerimentos conduziram à eleição de uma rede de comutação de pacotes apoiada em uma capa de internet não orientada à conexão. Esta capa, chamada capa de internet, é a peça clave clave que mantém unida à arquitetura. Seu trabalho é permitir permitir que os hosts injetem pacotes dentro de qualquer rede e que estes viajem a seu destino de maneira independente (poderia ser em uma rede
diferente). Talvez cheguem em uma ordem diferente ao que foram enviados, em cujo caso as capas mais altas deverão ordená-los, se se desejar uma entrega ordenada. Observe que aqui o conceito “internet” se utiliza em um sentido genérico, mesmo que esta capa se presente em Internet. Aqui a analogia é com o sistema de correio tradicional. Uma pessoa pode depositar uma seqüência de cartas internacionais em uma caixa de correio e, com um pouco de sorte, a maioria delas se entregará na endereço correta do país do destino. É provável que durante o trajeto, as cartas viajem através de uma ou mais portas de enlace de correio internacional, mas isto é transparente para os usuários. Além disso, para os usuários também é transparente o fato de que cada país (quer dizer, cada rede) tem seus próprios marcas postais, tamanhos preferidos de envelope e regras de entrega. A capa de internet define um pacote de formato e protocolo oficial chamado IP (Protocolo de Internet). O trabalho da capa de internet é entregar pacotes IP ao destinatário. Aqui, a rota de pacotes é claramente o aspecto principal, com o propósito de evitar a congestão. Por estas razões é razoável dizer que a capa de internet do modelo TCP/IP é similar em funcionalidade à capa de rede do modelo OSI. A figura mostra esta correspondência
Capa de Transporte. A capa que está acima da capa de internet no modelo TCP/IP se chama capa de transporte. Está desenhada para permitir que as entidades iguais nos hosts de origem e destino possam levar a cabo uma conversação, tal como o faz a capa de transporte OSI. Aqui se definiram dois protocolos de transporte de extremo a extremo. O primeiro, TCP (Protocolo de Controle de Transmissão), é um protocolo confiável, orientado à conexão, que permite que um fluxo de bytes que se origina em uma máquina se entregue sem enganos em qualquer outra máquina na internet. Divide o fluxo de bytes entrantes em mensagens discretas e passa cada um deles à capa de internet. No destino, o processo TCP receptor remonta
no fluxo de saída as mensagens recebidas. TCP também dirige o controle de fluxo para assegurar-se de que um emissor rápido não sature a um receptor lento com mais mensagens dos que pode dirigir. O segundo protocolo desta capa, UDP (Protocolo da Datagrama de Usuário), é um protocolo não confiável e não orientado à conexão para aplicações que não desejam a seqüência ou o controle de fluxo do TCP e que desejam proporcionar o seu. Também tem um amplo uso em consultas únicas de solicitude-resposta de tipo cliente-servidor em um só envio, assim como aplicações nas que a entrega pontual é mais importante que a precisa, como na transmissão de voz ou vídeo. A relação do IP, TCP e UDP se mostram na figura Posto que o modelo se desenvolvesse, programou-se IP em muitas outras redes.
A capa de aplicação. O modelo TCP/IP não tem capas de sessão nem de apresentação. Não se necessitaram, por isso não se incluem. A experiência com o modelo OSI provou que este ponto de vista é correto: som de pouco uso para a maioria das aplicações. Acima da capa de transporte está a capa de aplicação. Contém todos os protocolos de nível mais alto. Os primeiros incluíram um terminal virtual (TELNET), transferência de arquivos (FTP) e correio eletrônico (SMTP), como se mostra na figura anterior. O protocolo de terminal virtual permite que um usuário em uma máquina se registre em uma máquina remota e trabalhe aí. O protocolo de transferência de arquivos proporciona uma maneira de mover com eficiência dados de uma máquina a outra. O correio eletrônico era originalmente só um tipo de transferência de arquivos, mas mais tarde se desenvolveu um protocolo especializado (SMTP) para ele. Com o tempo, adicionaram-se muitos outros protocolos: DNS (Sistema de Nomes de Domínio) para a resolução de nomes de host em seus endereços de rede; NNTP, para transportar os artigos de notícias do USENET; HTTP, para as páginas do World Wide Web, e muitos outros. A capa de Acesso a rede Também denominada capa de host de rede. Esta é a capa que dirige todos os aspectos que um pacote IP requer para efetuar um enlace físico real com os meios da rede. Esta capa inclui os detalhes da tecnologia LAN e WAN e todos os detalhes da capa física e de enlace de dados do modelo OSI.
Os controladores para as aplicações de software, os cartões de modem e outros dispositivos operam na capa de acesso de rede. A capa de acesso de rede define os procedimentos para realizar a interfase com o hardware da rede e para ter acesso ao meio de transmissão. Os padrões do protocolo dos modems tais como o Protocolo Internet de enlace série (SLIP) e o Protocolo de ponta a ponta (PPP) brindam acesso à rede através de uma conexão por modem. Devido a um intrincado jogo entre as especificações do hardware, o software e os meios de transmissão, existem muitos protocolos que operam nesta capa. Isto pode gerar confusão nos usuários. A maioria dos protocolos reconhecíveis opera nas capas de transporte e de Internet do modelo TCP/IP. Som funções desta capa: a atribuição de endereços IP às endereços físicos, o encapsulamento dos pacotes IP em tramas. Apoiando-se no tipo de hardware e a interfase da rede, a capa de acesso de rede definirá a conexão com os meios físicos da mesma. Comparação entre os modelos OSI e TCP/IP
Semelhanças Ambos estão apoiados no conceito de um conjunto de protocolos independentes. A funcionalidade das capas é bastante similar Diferenças OSI foi feito de forma planificada por um grupo de cientistas antes de existir uma implementação, TCP/IP surgiu posterior à implementação de forma um tanto empírica. No OSI os conceitos de serviço, interface e protocolo sao o eixo central, entretanto em TCP/IP não tem uma clara distinção entre os mesmos. OSI é um modelo geral que se adapta a qualquer conjunto de protocolos, TCP/IP é específico dos protocolos para os que foi criado. OSI é fortemente orientado a conexão, enquanto que TCP/IP é por princípio não orientado a conexão. OSI não define quase nada quanto à interconexão de redes, no entanto esta é a razão de ser de TCP/IP do começo.
Deficiências de TCP/IP
É virtualmente imprestável para o desenho de novas redes apoiadas em outros protocolos, já que o modelo não distingue claramente os conceitos de serviço, interfase e protocolo. Uma boa engenharia de software requer a diferenciação entre a especificação e a implementação. A camada de acesso à rede não é realmente uma camada, mas sim, mas bem uma interface. Não se distingue entre a capa física e de enlace as quais sao bem diferentes. Embora TCP e IP sao protocolos muito bem pensados existem outros protocolos que foram realizados por estudantes e têm alguns problemas (TELNET).
Em resumo, apesar de seus problemas, o modelo OSI (exceto as capas de sessão e apresentação) provou ser excepcionalmente útil na exposição de redes de computadores. Em contraste, os protocolos OSI não foram muito populares. Sucede o contrário com TCP/IP: o modelo é virtualmente inexistente, mas os protocolos têm um amplo uso. Neste curso e no livro utilizaremos um modelo OSI modificado mas nos concentraremos principalmente no modelo TCP/IP e os protocolos relacionados
Conclusões.
Bibliografia: Tanenbaum, Redes de Computadores, Cap. 1 pp. 41-49 Estudo Independente: Exemplo de redes, Tanenbaum, Redes de Computadores, Cap. 1 pp. 49-71 Preparação para atividade pratica: Estudar Cap. 1 Tanenbaum, Redes de Computadores, pp. 1-49 e notas de aula Topologia de redes Componentes básicos de uma rede Software de redes O Modelo de Referência OSI. Serviços segundo OSI. Modelo TCP/IP Comparação entre o modelo OSI e TCP. Crítica do modelo de referência OSI e TCP/IP
Resolver os exercícios propostos: 9-13 Cap. 1 pp. 81-82, 17-22 Cap. 1, pp. 82