Qual é a camada do modelo OSI que é responsável por determinar o caminho que um pacote deverá percorrer até o seu destino?

MPLS I: Conceitos de Redes

Nesta seção serão exibidos os conceitos primordiais para um bom entendimento de toda e qualquer tecnologia de rede. São descritos alguns pontos técnicos que possibilitam a uma pessoa que não possui muita familiaridade com redes de computadores, entender e assimilar como as coisas funcionam. Serão introduzidos os conceitos de redes e camada OSI, protocolos TCP/IP, redes locais e redes mundiais, significado e diferenças entre roteamento e comutação e, como funcionam as tecnologias Frame Relay e ATM. O objetivo deste capítulo é apenas passar uma visão simples e básica dos pontos essenciais em redes.

Modelo OSI

Quando as redes surgiram, em meados da década de 60, elas eram grandes ilhas de comunicação onde, só havia troca de dados dentro de uma mesma plataforma e tecnologia proprietárias, fazendo com que estas redes necessitassem de uma infra-estrutura toda voltada a um único fabricante (placas de rede, dispositivos, conectores, cabos, etc.). Com isso, os clientes não possuíam opção de escolha, pois, ao adquirir um equipamento de rede, conseqüentemente eram obrigados a adquirirem uma solução completa de um único fabricante (DIOGENES, 2004).

O modelo de camadas OSI (Open Systems Interconnect) foi desenvolvido para acabar com o bloqueio de comunicação entre redes de diferentes propriedades, permitindo a interoperabilidade independentemente de qual seja o fabricante de um ou outro dispositivo que compõe uma mesma rede ou, de um sistema que esteja sendo utilizado (FILIPPETTI, 2002).

De acordo com Diogenes (2004), a arquitetura do modelo OSI está dividida em sete camadas, sendo que cada uma possui suas funções extremamente bem definidas. A figura 4 mostra as sete camadas que formam o modelo OSI, numeradas de baixo para cima, onde, diversos níveis são estabelecidos, desde a transmissão de pulsos elétricos, cabeamento, até a aplicação, o software, a interação com o usuário.

Qual é a camada do modelo OSI que é responsável por determinar o caminho que um pacote deverá percorrer até o seu destino?

Figura 4: Camadas do modelo OSI

Fonte: (Cisco NETWORKING ACADEMY PROGRAM, 10 jun 2007).

As camadas do modelo OSI representam como os dados são tratados, desde os pulsos elétricos do cabo, até a aplicação que é exibida na tela do usuário. Com a criação deste modelo, diversas vantagens podem ser apontadas em relação ao que uma rede de computadores era antes (FILIPPETTI, 2002):

  • Particionamento de diversas operações de redes complexas em camadas, simplificando o gerenciamento;
  • Possibilidade de efetuar uma alteração em qualquer uma das camadas, sem a necessidade de que as outras sejam alteradas;
  • Estabelecimento de um padrão de interfaces, possibilitando a interoperabilidade (plug-and-play) entre diversos fabricantes;
  • Simplifica o ensino e o aprendizado;
  • Acelera a evolução;

Cada camada tem a capacidade de se comunicar com a mesma camada no computador de destino, ou seja, não é possível para a camada dois ler dados que foram gerados na camada três. Isto origina uma comunicação virtual entre as camadas em computadores diferentes. Cada camada precisa apenas ser capazes de comunicar com as camadas imediatamente superiores e inferiores. (DIOGENES, 2004).

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Figura 5: Destino e origem Modelo OSI

Fonte: (Cisco NETWORKING ACADEMY PROGRAM, 10 jun 2007).

Para descobrir como a comunicação entre dois computadores é feita, é necessário saber a funcionalidade e característica de cada camada do modelo OSI:

  • Camada de Aplicação: esta camada é responsável diretamente pela interface entre o usuário do computador e a rede. Acesso a softwares que transmitem e recebem dados da rede, como softwares de e-mail e navegadores (FILIPPETTI, 2002).
  • Camada de Apresentação: camada responsável por apresentar os dados à camada de aplicação. Ela é encarregada de codificar e decodificar os dados, de maneira que se tornem legíveis na camada de aplicação, assim como criptografia e descompressão. Esta camada pode ser conhecida também como “camada tradutora” (DIOGENES, 2004).
  • Camada de Sessão: responsável por controlar a comunicação entre dois computadores. A camada de sessão gerencia o estabelecimento e finalização de uma conexão entre dois computadores, assim como as formas em que uma conexão pode ser feita: simplex (um computador apenas transmite, o outro apenas recebe), half duplex (somente um computador por vez transmite dados) ou full duplex (ambos os computadores podem transmitir e receber dados ao mesmo tempo) (FILIPPETTI, 2002).
  • Camada de Transporte: responsável por garantir a comunicação fim-a-fim. Esta camada é responsável por agrupar os dados em seguimentos e fragmentar estes seguimentos de forma que se encaixem na tecnologia física de redes da qual está sendo utilizada. Algumas características fazem parte desta camada, como garantir que os seguimentos foram entregues ao destino, controlar se houve erro na transmissão, controlar o fluxo de seguimentos em transmissão, garantir a seqüência correta destes seguimentos e, caso haja em algum momento, erro na transmissão ou, algum seguimento não seja entregue, a camada de transporte se encarrega de re-transmitir o seguimento perdido e/ou corrompido (DIOGENES, 2004).
  • Camada de Rede: trata-se de uma camada onde, são encaminhados os dados na rede, verificando a melhor rota a ser seguida. É nesta camada que o endereçamento IP é atribuído ao pacote de dados (FILIPPETTI, 2002).
  • Camada de enlace: esta camada é responsável por traduzir os dados vindos da camada anterior (rede) em bits e prover a transferência dos dados no meio (DIOGENES, 2004).
  • Camada Física: está é a camada do meio em si. Fazem parte desta camada o cabeamento, os conectores, voltagem, bits, entre outros dispositivos (DIOGENES, 2004).

TCP/IP

O protocolo TCP/IP surgiu por volta de 1960, desenvolvido pelo Departamento de Defesa Americano, com o intuito de preservar a integridade dos dados, sem que os mesmos fossem interceptados por inimigos (principalmente em épocas de guerra) (FILIPPETTI, 2002).

Conforme Diogenes (2004), os principais objetivos da criação do protocolo TCP/IP foram:

  • Obter um protocolo que fosse compatível com todos os tipos de redes;
  • Que fosse interoperável entre todos os fabricantes;
  • Possuísse uma comunicação robusta (confiável e com baixo índice de falhas), escalonável (passível de ser colocada em níveis ou etapas) e que suportasse o crescimento das redes de uma forma segura e confiável;
  • E que fosse dinâmico e de fácil configuração;

No inicio, a utilização do TCP/IP era restrita apenas para fins militares, porém, com o passar do tempo, o TCP/IP passou a ser utilizando em grande escala pelo domínio público, o que permitiu aos fabricantes de softwares viabilizarem o suporte ao TCP/IP em todos os principais sistemas operacionais, seja qual for à arquitetura computacional utilizada (PC, mainframes, celulares, etc.) (MORIMOTO, 5 abr 2007).

Conforme Morimoto (5 abr 2007), qualquer sistema com um mínimo de poder de processamento, pode conectar-se à Internet, desde que alguém crie para ele um protocolo compatível com o TCP/IP e aplicativos WWW, correio eletrônico etc.

Com a massificação da tecnologia, alguns termos tornaram-se bastante conhecidos:

  • A Internet (nome próprio) é a denominação da rede mundial que interliga redes no mundo. É formada pela conexão complexa entre centenas de milhares de redes entre si. A Internet tem suas políticas controladas pelo IAB (Internet Architecture Board), um fórum patrocinado pela Internet Society, uma comunidade aberta formada por usuários, fabricantes, representantes governamentais e pesquisadores.
  • Uma intranet é a aplicação da tecnologia criada na Internet e do conjunto de protocolos de transporte e de aplicação TCP/IP em uma rede privada, interna a uma empresa. Numa intranet, não somente a infra-estrutura de comunicação é baseada em TCP/IP, mas também grande quantidade de informações e aplicações é disponibilizada por meio dos sistemas Web (protocolo HTTP) e correio-eletrônico.
  • Uma extranet é a extensão dos serviços da intranet de uma empresa para interligar e fornecer aplicações para outras empresas, como clientes, fornecedores, parceiros, etc.… Desta forma a extranet é a utilização de tecnologias como Web e correio-eletrônico para simplificar a comunicação e a troca de informações entre empresas.
  • World Wide Web (www) é a designação do conjunto de informações públicas disponibilizadas na Internet por meio do protocolo HTTP. É o somatório das informações que podem ser acessadas por um web browser na Internet. As informações internas de uma empresa que são acessíveis via um web browser são enquadradas no termo intranet. (APOSTILA DE INTERNET E ARQUITETURA TCP/IP, 29 out 2007)

TCP/IP é um conjunto de protocolos formado pelo protocolo IP (Internet Protocol) e pelo protocolo TCP (Transmission Control Protocol). O protocolo IP é o protocolo mais popular e utilizado em redes do mundo todo (LOPEZ, 29 out 2007).

O Transmission Control Protocol (TCP), ou protocolo de controle de transmissão, localiza-se na camada de transmissão do modelo OSI e, por ser um protocolo orientado a conexão, provê uma conexão segura para a troca de dados entre hosts diferentes. Com esse protocolo, todos os pacotes são seqüenciados e identificados e, um circuito virtual é estabelecido para comunicações (LEWIS,1999).

O Internet Protocol (IP) é um protocolo de conectividade que provê um serviço de pacotes de dados (datagramas) entre hosts. È responsável pelo endereçamento dos pacotes, pacotes de roteamento, fragmentação e reunião, movendo dados entre as camadas de transporte e rede do modelo OSI. Este protocolo não garante a entrega dos pacotes em uma rede. Localizado na camada de Rede do modelo OSI, o protocolo IP confia em outros protocolos providos de camadas superiores do modelo OSI para prover serviços orientados à conexão se necessário. O cabeçalho de um pacote IP é composto por muitos campos de controle, entre os mais importantes estão os campos de endereço da fonte, endereço de destino e tempo de vida do pacote (LEWIS,1999).

Os protocolos TCP/IP podem ser utilizados sobre qualquer estrutura de rede, seja ela simples como uma ligação ponto-a-ponto ou uma rede de pacotes complexa. Como exemplo, pode-se empregar estruturas de rede como Ethernet, Token-Ring, FDDI, PPP, ATM, X.25, Frame Relay, barramentos SCSI, enlaces de satélite, ligações telefônicas discadas e várias outras como meio de comunicação do protocolo TCP/IP (LOPEZ, 29 out 2007).

De acordo com Lopez (29 out 2007), a arquitetura TCP/IP assim como a OSI, possui suas funções divididas em camadas, segmentando assim passo-a-passo cada etapa da comunicação. A figura 6 mostra as camadas TCP/IP.

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Figura 6: Camadas do protocolo TCP/IP

Fonte: (Cisco NETWORKING ACADEMY PROGRAM, 10 jun 2007).

A camada de Acesso a Rede, corresponde às camadas de Enlace e Física do modelo OSI, onde, provêem meios para que os dados sejam transmitidos a outros computadores na mesma rede física e, é responsável pelo envio de datagramas construídos pela camada de Rede (MAGALHÃES, 9 jun 2007).

A camada de Rede (conhecida também como camada de Internet), de acordo com Lopez (29 out 2007), realiza a comunicação entre máquinas vizinhas através do protocolo IP. Ela provê um serviço básico de datagrama sobre o qual as redes TCP/IP são implementadas. Para identificar cada máquina e a própria rede onde estas estão situadas, é definido um endereço IP, que é independente de outras formas de endereçamento que possam existir nos níveis inferiores. No caso de existir endereçamento nos níveis inferiores é realizado um mapeamento para possibilitar a conversão de um endereço IP em um endereço deste nível. Todos os protocolos das camadas superiores a esta fazem uso do protocolo IP.

A camada de Transporte reúne os protocolos que realizam as funções de transporte de dados fim-a-fim, ou seja, considerando apenas a origem e o destino da comunicação, sem se preocupar com os elementos intermediários. A camada de transporte possui dois protocolos que são o UDP (User Datagram Protocol) e TCP (Transmission Control Protocol) (LOPEZ, 29 out 2007).

O protocolo UDP realiza apenas a multiplexação para que várias aplicações possam acessar o sistema de comunicação de forma coerente (LOPEZ, 29 out 2007). Além de não ser orientado a conexão, o protocolo UDP também não é confiável, pois, não oferece nenhuma verificação para a entrega de dados. Por não efetuar esta verificação, este protocolo torna-se extremamente rápido e, gera menos tráfego na rede (COMER, 1999).

Para que a comunicação entre a origem e destino possua maior confiabilidade, o protocolo TCP realiza diversas funções como: o controle de fluxo, o controle de erro, a sequenciação e a multiplexação de mensagens (LOPEZ, 29 out 2007).

A camada de aplicação é responsável pela interação junto ao usuário, reunindo e fornecendo serviços de comunicação, os quais são separados entre protocolo de serviços básicos e protocolos de serviços para o usuário (LOPEZ, 29 out 2007).

Aplicações TCP/IP tratam os níveis superiores de forma monolítica, Desta forma OSI é mais eficiente, pois permite reaproveitar funções comuns a diversos tipos de aplicações. Em TCP/IP, cada aplicação tem que implementar suas necessidades de forma completa (COMER, 1999).

Redes LAN / WAN

Local Área Network (Rede Local ou Área de Rede Local) é o significado da sigla LAN, uma rede de dados de alta velocidade e com baixo nível de erros, que abrange uma área pequena (não mais que um quarteirão de uma empresa, por exemplo). As redes locais (LAN’s) conectam diversos dispositivos computacionais entre PC’s, impressoras, terminais, servidores e outros periféricos em um único prédio ou em outras áreas geograficamente limitadas, possibilitando que as empresas compartilhem, por exemplo, arquivos e impressores, de modo eficiente (Cisco NETWORKING ACADEMY PROGRAM, 10 jun 2007).

As principais características de uma rede LAN são (SOUSA, 1999):

  • Opera dentro de uma área geográfica limitada;
  • Permite o multi-acesso ao meio físico com muita largura de banda;
  • Controla de forma privada, redes sob administração local;
  • Fornece conectividade em tempo integral com os serviços locais;
  • Conecta fisicamente dispositivos adjacentes;

Com a disseminação da computação e da interligação de seus componentes nas empresas, logo se percebeu que até mesmo as LAN's não eram o suficiente. Cada departamento ou empresa era uma espécie de ilha computadorizada, sem qualquer interligação do pequeno ambiente com o mundo exterior. A solução foi a criação de redes de longa distância que, interligassem as pequenas redes locais, fazendo com que elas se comunicassem umas com as outras (Cisco NETWORKING ACADEMY PROGRAM, 10 jun 2007).

A sigla WAN, acrônimo de Wide Área Network ou Área de Rede Ampla surgiu devido à necessidade de interligar, compartilhar recursos e informações entre duas ou mais redes espalhadas por grandes distâncias umas das outras. Essas redes interligadas podem estar em diferentes cidades ou países, distantes fisicamente, comunicando-se por meio de tecnologias de comunicação de dados alugados (onde geralmente, são de propriedades de grandes empresas de telefonia e telecomunicações) operando por satélites ou fibras ópticas (SOUSA, 1999).

As principais características de uma rede WAN são (SOUSA, 1999):

  • Opera em grandes áreas geográficas;
  • Permite acesso a interfaces seriais operando a baixas velocidades;
  • Fornece conectividade em tempo integral e tempo parcial;
  • Conecta dispositivos separados por áreas amplas, até mesmo globais;

Comutação

Comutação é a forma como os dados são trocados entre dois computadores em uma rede. Também conhecida como chaveamento, a comutação em uma rede refere-se à utilização de recursos de rede (meio físico, repetidores, sistemas middleware – programa responsável por intermediar a comunicação entre outros programas) para a transferência de dados pelos diversos equipamentos conectados (SOUSA, 1999).

Em uma rede LAN, o tipo de topologia na qual o meio físico foi elaborado, estabelece a utilização dos recursos compartilhados. Já em uma rede WAN, o fato de utilizar uma quantidade e tipos variados de topologias, muitas vezes desconhecidas, faz com que em grande parte dos casos, pares de computadores (por exemplo) utilizem os mesmos enlaces, fazendo com que o compartilhamento destes enlaces seja determinado durante o funcionamento da rede (SOARES, 1995).

Existem duas principais formas de comutação: a comutação de circuitos e a comutação de pacotes. Na comutação de circuitos, há uma pré-existência de um caminho de comunicação dedicado entre os dois computadores. Já na comutação de pacotes, cada pacote de dados possui um endereçamento de destino onde, não se sabe ao certo se, quando o remetente enviar os dados, haverá um caminho de comunicação disponível (SOUSA, 1999).

As principais características da comutação de circuitos são (SOUSA, 1999):

  • Uma conexão ponto-a-ponto é estabelecida entre o remetente e o destinatário, antes do início da transmissão dos dados (caso não existam circuitos disponíveis ao longo da rede, a conexão não é estabelecida);
  • Total disponibilidade da conexão para a transmissão dos dados;
  • Suporte a aplicações sensíveis a atrasos (por exemplo, transmissões de voz);

As principais características da comutação de pacotes são (SOUSA, 1999):

  • Circuitos virtuais são estabelecidos ao longo da rede, durante a conexão;
  • E uma só conexão física, diversas conexões lógicas podem ser estabelecidas;
  • O meio de transmissão é compartilhado;
  • Atua na camada 3 do modelo OSI;

Roteamento

Roteamento é a forma de escolha de um caminho na rede por onde os dados irão percorrer, entre o remetente e o destinatário. A escolha da rota (caminho) pode ser feita antes mesmo dos dados serem transmitidos (roteamento estático) ou, pode ser realizada passo-a-passo, levando em consideração diversos aspectos para que seja tomado o melhor caminho na rede (roteamento dinâmico) (SOARES, 1995).

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Figura 7: Roteamento na Rede

Fonte: (Cisco NETWORKING ACADEMY PROGRAM, 10 jun 2007).

O roteamento estático é a maneira como os dados são transmitidos em rotas pré-definidas (geralmente, por um administrador da rede). O administrador da rede deve manter (incluindo qualquer tipo de alteração, adição ou exclusão) as rotas de cada dispositivo de roteamento (roteador) de rede. Os caminhos estáticos não variam com as alterações nos ambientes de rede. Depois que as rotas estáticas são programadas, os caminhos determinados por onde os pacotes percorrerão na rede, não são alterados, independentemente das alterações nas condições de rede (defeito em equipamento, alteração de topologia, inclusão de novos dispositivos, etc.). As rotas estáticas são mais usadas por motivos de segurança (Cisco NETWORKING ACADEMY PROGRAM, 10 jun 2007).

O roteamento dinâmico é o modo como o roteador determina automaticamente, baseado nas condições da rede, qual será a melhor rota para que os dados percorram até o destino. Ao fazer isso, um roteador utiliza um protocolo de roteamento para se comunicar com outros roteadores e determinar o caminho mais rápido para transportar dados através de rede WAN. Os principais e mais utilizados protocolos de roteamento são: RIP (Routing Information Protocol), IGRP (Internet Gateway Routing Protocol), EIGRP (Enhanced Internet Gateway Routing Protocol) e o protocolo OSPF (Open Shortest Path First) (LEWIS, 1999).

Utilizando os protocolos de roteamento, os roteadores se comunicam entre si para utilizar os melhores caminhos para enviar dados, especialmente quando as condições de rede estiverem mudando constantemente. Sem o roteamento ou os protocolos, seria impossível manter grandes redes, como a Internet (Cisco NETWORKING ACADEMY PROGRAM, 10 jun 2007).

Frame Relay

Frame Relay é um método de encapsulamento de dados de alta velocidade (podendo atingir até 2 Mbps) localizado em redes WAN’s (geralmente, provedores de serviços de telecomunicações), utilizado para trocar dados entre dois pontos. Criado por volta dos anos 90, derivado da tecnologia X.25, o Frame Relay é uma tecnologia definida nas camadas 1 (física) e 2 (enlace) do modelo OSI, da qual possui a característica de menor ocorrência de falhas e um maior custo - beneficio. O Frame Relay disponibiliza recursos que possibilitam a alocação dinâmica de banda, assim como mecanismos eficientes para controle de congestionamento de dados (FILIPPETTI, 2002).

Atualmente, o Frame Relay suporta o tráfego de diversos tipos de protocolos de conectividade, como: IP, DECnet, AppleTalk, XNS, IPX, CLNS, ISO entre outros. O Frame Relay provê uma interface de comunicação entre dispositivos DTE e DCE (FILIPPETTI, 2002).

O DCE (Data Communicating Equipments) trata-se de um dispositivo de comunicação responsável pela codificação/decodificação dos bits (dados) em pulsos elétricos (Ex.: modem) (DIOGENES, 2004).

Já o DTE (Data Terminal Equipments), conceitualmente, trata-se do equipamento que provê a origem dos dados a serem transmitidos em uma extremidade. O DTE pode englobar terminais, PC’s e roteadores (DIOGENES, 2004).

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Figura 8: Rede Frame Relay

Neste tipo de rede não existe apenas uma única conexão física entre os dois pontos, ao invés disso, existem diversos dispositivos de comunicação, interligados uns aos outros, em uma gigantesca rede, com isso, um caminho lógico é definido dentro da rede. Este caminho lógico é chamado de circuito virtual (ou VC, Virtual Circuit). Estes circuitos virtuais são conexões lógicas criadas entre duas pontas (entre dois dispositivos DTE’s) que agem como uma linha privada, através de uma rede comutada. Estas conexões são identificadas por um numero DLCI (Data Link Connection Identifier). Uma conexão entre dois pontos em na rede Frame Relay possui três aspectos que definem o valor final do serviço prestado por uma operadora de serviços (DIOGENES, 2004):

  • Link de acesso: trata-se do link contratado junto à prestadora de serviços que está entre o DTE (roteador) e o DCE da rede WAN (Switch Frame Relay);
  • Taxa de Acesso: é a velocidade real da qual o cliente necessita para transferir os dados através do link. Esta velocidade é definida de forma lógica;
  • SWFR (Switch Frame Relay): trata-se do comutador de pacotes que fica nas dependências da prestadora de serviço contratada pelo cliente;

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Figura 9: Composição de uma rede Frame Relay

Fonte: (DIOGENES, 2004).

O DLCI é um número de identificação que, é designado pela operadora/prestadora de serviço e, utilizado pelo Frame Relay para distinguir entre diferentes circuitos virtuais em uma rede. Para que os dispositivos que utilizam protocolo IP (por exemplo) em cada ponta do circuito virtual possam se comunicar, os endereçamentos IP devem ser mapeados para números DLCI. O mapeamento deste número é feito na nuvem e, pode ser realizado dinamicamente através do protocolo IARP (Inverse Address Resolution Protocol), ou manualmente, por intermédio do administrador da rede (FILIPPETTI, 2002).

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Figura 10: Uso do DLCI em uma rede Frame Relay

Fonte: (DIOGENES, 2004).

Existem dois tipos de circuitos virtuais, o PVC (Permanent Virtual Cirtuit) e o SVC (Switched Virtual Circuit). O PVC é o chamado circuito virtual permanente, onde se estabelece um caminho fixo entre dois pontos, com isso, não pode ser ativado por demanda, ou seja, sempre haverá disponibilidade de acesso, pois a conexão já está estabelecida. Já o SVC é baseado em chamada, ou seja, é feito um estabelecimento de chamada usando um protocolo de sinalização que, analogamente, pode-se comparar a uma chamada normal de telefone (DIOGENES, 2004).

Juntamente com o desenvolvimento da tecnologia Frame Relay, a Cisco desenvolveu um padrão de sinalização responsável pelo gerenciamento e manutenção do status entre um dispositivo DTE (roteador) e o CPE da rede WAN (SWFR), o LMI (Local Management Interface). O LMI funciona da seguinte forma: (FILIPPETTI, 2002).

  • 1º - O LMI verifica o status do circuito entre o DTE e o SWFR;
  • 2º - É verificado e designado um número DLCI para o circuito virtual a ser estabelecido;
  • 3º - O DTE de uma ponta informa o seu endereçamento IP ao DTE da outra ponta;
  • 4º - O Mapeamento do DLCI para o IP informado é feito e o link é considerado ativo;
  • 5º - A conexão é estabelecida e o LMI gerencia o fluxo de dados transmitidos.

Ao contratar um serviço de transmissão de dados via Frame Relay, existe um parâmetro de configuração de suma importância, principalmente para o cliente que está contratando o serviço. O CIR (Committed Information Rate) é um parâmetro garantido contratualmente, onde a prestadora de serviço garante a entrega e transmissão dos dados. Dessa forma, o cliente contrata uma quantidade menor de largura de banda de acordo com a real necessidade para a transmissão de seus dados. O cliente pode contratar um circuito cujo CIR é de 512 Kbps (por exemplo), mas a transmissão pode chegar a 1 Mbps em determinados momentos, porém, este valor de 1 Mbps não é garantido (DIOGENES, 2004).

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Figura 11: Diagrama do CIR

ATM

A tecnologia ATM (acrônimo de Asynchronous Transfer Mode) foi desenvolvida no fim da década de 80 e início da década de 90, inicialmente, pela ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication) para se estabelecer um protocolo para transferência de alta velocidade (obtendo taxa de transferência superior a 155 Mbps, podendo chegar até a ordem de gigabits por segundo) de voz, vídeo, e dados, por meio de redes públicas e privadas, permitindo a interoperabilidade entre equipamentos de diversos fornecedores. A tecnologia ATM preserva a qualidade de serviço (QoS) de múltiplos tipos de tráfego transportados em apenas um circuito ou em uma rede completa (LEWIS, 1999).

A ATM utiliza tecnologia de segmentação de dados (tecnologia VLSI – Very Large Scale Integration) em grande escala, utilizando o processo de comutação de pacotes de modo assíncrono, segmentando as informações em pacotes de tamanho fixo denominado células (B. FILHO, 5 abr 2007).

Cada célula contém duas partes: um cabeçalho (cell header) que caracteriza a origem, o destino e demais parâmetros relevantes para se estabelecer uma conexão virtual entre a origem e o destino, e uma segunda parte contendo os dados propriamente ditos (payload). Inicialmente, a células seriam criadas em um tamanho de bytes reduzido que, dentre outras vantagens, evitaria o típico eco encontrado em transmissões de telefonia. Foram sugeridos dois tamanhos: os europeus propuseram 4+32 bytes enquanto os americanos 5+64 bytes de header e payload respectivamente, porém, sem quaisquer argumentos tecnicamente razoáveis, foi escolhido um tamanho intermediário entre os dois propostos, 5+48 bytes, o que nos leva a células com tamanho total de 53 bytes (LEWIS, 1999).

Uma célula ATM pode variar entre dois tipos: o cabeçalho UNI (User-Network Interface), utilizado para fazer a comunicação entre um equipamento da borda da rede e um equipamento do cliente (workstation, roteador ou switch), e o cabeçalho NNI (Network Node Interface), utilizado para efetuar a comunicação entre os equipamentos do núcleo da rede (ATM, 29 out 2007).

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Figura 12: Célula ATM

Fonte: (ATM, 29 out 2007).

A principal vantagem em utilizar células de tamanho fixo está na facilidade em tratar os dados por hardware baseado em comutação, quando comparado a quadros de tamanhos variáveis, que são mais complexos e requerem maior tempo de processamento. Outra vantagem de se ter um tamanho fixo é o tempo de empacotamento da célula, onde, em pacotes de tamanhos variados, o tempo de empacotamento aumenta conforme o tamanho do pacote, o que causa maior atraso na transferência, afetando principalmente sinais de áudio e vídeo que, se ultrapassarem um determinado tempo de atraso, deterioram aplicações com interatividade em tempo real (ex. vídeo conferência). Apesar da tecnologia ATM não garantir a entrega dos dados, a ordem de entrega das células é respeitada (B. FILHO, 5 abr 2007).

Uma rede ATM é fundamentalmente orientada a conexão. Isso significa que necessariamente uma conexão virtual deverá ser estabelecida entre o destino e a origem antes de qualquer transferência de dados (REDES ATM, 29 out 2007).

A tecnologia ATM possui o seu próprio modelo de referência para protocolos (PRM – Protocol Reference Model), que é diferente do modelo OSI e do TCP/IP. O PRM consiste em três camadas: camada física, camada ATM e camada de adaptação ATM (MACEDO, 14 out 2007).

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Figura 13: PRM x Modelo OSI

Fonte: (MACEDO, 14 out 2007).

A camada física consiste no transporte físico, voltagens, sincronização de bits e uma série de outras questões, usados para a transferência de células da origem ao destino. O modelo PRM não prescreve um padrão determinado de regras, como isso, esta camada é flexível no sentido de que pode trabalhar com várias categorias de transporte físico. Em suma, a tecnologia ATM foi desenvolvida para ser independente do meio de transporte (TANENBAUM, 1997).

A camada física é dividida em duas subcamadas: a PMS (Physical Médium Sub-layer ou Subcamada de Meio Físico) e a TCS (Transmission Convergence Sub-layer ou Subcamada de Convergência de Transmissão). A subcamada PMS é responsável por estabelecer a interface com o meio físico, enviando e recebendo contínuos bits de controle para sincronizar a transmissão e recepção das células. Já a subcamada TCS é responsável pela conversão do fluxo de células gerado pela camada superior, em um fluxo de bits seqüências para a camada PMS. Esta camada também controla todas as questões relacionadas à identificação do início de cada célula no fluxo de bits, confere o cabeçalho a fim de controlar os códigos de erro, assegurando que os dados sejam válidos (LEWIS, 1999).

A camada ATM gerencia as células, viabilizando a comutação e roteamento das células de acordo com os campos de identificação (VCI e VPI) do cabeçalho. Esta camada trata do estabelecimento e da liberação de circuitos virtuais, além de, controlar o congestionamento do tráfego e serviço. Esta camada é uma mistura das camadas de rede e de enlace de dados do modelo OSI (TANENBAUM, 1997).

A camada de Adaptação ATM (ou AAL, ATM Adaptation Layer) é responsável por viabilizar a utilização de aplicação que, em sua maioria, não trabalham diretamente com células, permitindo que os usuários enviem pacotes de tamanhos maiores de que uma célula. Esta camada segmenta esses pacotes, transmite as células individualmente e as remonta na outra extremidade. A AAL proporciona a interface entre os protocolos de camadas superiores, ajustando os serviços da camada ATM para aqueles serviços requisitados pelas camadas superiores, tais como videoconferência, áudio, Frame Relay, etc. (MACEDO, 14 out 2007).

Assim como na camada física, a camada AAL também possui duas subcamadas: a subcamada de Segmentação e Recomposição (SAR – Segmentation And Reassembly) e a subcamada de Convergência (CS – Convergence Sub-layer). A SAR é responsável por dividir os pacotes provenientes das camadas superiores em células e, reuni-los no destino. A subcamada CS faz a interface entre os diferentes tipos de serviços ATM com as diferentes aplicações (por exemplo, uma videoconferência e uma transferência de arquivos lidam de maneira diferente com o controle de erros, sincronização, etc.) (TANENBAUM, 1997).

Em uma rede ATM, existem dois tipos de interfaces de sinalização entre dispositivos: UNI (User-Network Interface), que é a conexão entre equipamentos de acesso (switches ATM) a equipamentos de borda de uma rede (hosts ou roteadores), e NNI (Network Node Interface), que é a conexão entre equipamentos da rede ATM (interligação entre dois switches ATM) (MACEDO, 14 out 2007).

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Figura 14: Estrutura geral da rede ATM

Fonte: (ABREU, 9 jun 2007).

Durante a conexão de dois equipamentos que vão se comunicar por meio de uma rede ATM, é estabelecida uma conexão com canal virtual (VCC - Virtual Channel Connection) entre ambos. Uma VCC é formada pela concatenação de conexões virtuais estabelecidas nos vários enlaces da rede, da origem até o destino, formando um único caminho através do qual as células percorrerão. Cada conexão virtual de cada enlace é chamada de VCL (Virtual Channel Link) (SOARES, 1995).

Em alguns momentos, um equipamento dentro da rede ATM pode ter seu processamento reduzido devido ao alto volume de entradas e saídas de vários VCC’s ao mesmo tempo. Assim, para reduzir o processamento nestes equipamentos de comutação, é comum que, várias VCC’s sejam roteadas pelos mesmos caminhos em determinadas partes da rede (principalmente nas partes onde o numero de linhas é pequeno e com alta concentração de tráfego). Desta forma, os VCC’s podem ser roteados em conjunto, denominando assim uma conexão de caminho virtual (VPC – Virtual Path Connection). Uma VPC é formada através de várias concatenações de enlaces de caminho virtuais (VPL – Virtual Path Link), correspondendo aos diferentes enlaces que, juntos, formam o caminho entre dois pontos (SOARES, 1995).

As conexões virtuais estabelecidas entre dois pontos que vão se comunicar são reconhecidas pelos identificadores VPI (Virtual Path Identifier) que identifica um VCL contido em uma VPL em cada comutador, e o VCI (Virtual Channels Identifier) que identifica qual a conexão dentro da VPL. O VPI e VCI identificam de forma única um canal virtual em uma conexão física (SOARES, 1995).

Qual camada do modelo ISO OSI é responsável por determinar caminhos?

Camada 1 - Física A primeira camada do modelo OSI é a camada física. Voltando para o exemplo dos correios, a camada física seriam as estradas, ou seja, o caminho que os pacotes percorrem para chegar ao destino. Nesta camada são especificados os dispositivos, como hubs e os meios de transmissão, como os cabos de rede.

Qual é a função da camada de transporte?

A camada de transporte é o núcleo de toda a hierarquia de protocolos. Sua função é promover uma transferência de dados confiável e econômica entre a máquina de origem e a máquina de destino, independente das redes físicas em uso no momento.

Qual é a função da camada de sessão?

O principal objetivo da camada de sessão é oferecer a camadas de apresentação cooperantes, meios de organizar e sincronizar sua comunicação.