PTC29008: Apresentação

Próxima aula

• Caracterização de protocolos por meio de um exemplo: sintaxe, comportamento, temporização, semântica. Princípios de projeto e propriedades desejáveis de protocolos. Análise de um protocolo real.

Um protocolo é uma parte muito importante de um sistema de comunicação. A comunicação de dados pode ser entendida como troca de informação entre dois dispositivos através de algum meio de comunicação. A comunicação ocorre no âmbito de um sistema de telecomunicações, composto por equipamentos (hardware) e programas (softwares). Um sistema básico de comunicação de dados se constitui de cinco componentes:

1. A mensagem: a informação a ser transmitida. O conteúdo da mensagem, seja um texto, música, video, ou qualquer outro tipo de informação, é representada por conjuntos de bits (dígitos binários).
2. Transmissor: dispositivo que transmite a mensagem.
3. Receptor: dispositivo que recebe a mensagem.
4. Meio de comunicação: caminho físico por onde viaja a mensagem do transmissor até o receptor.
5. Protocolo: conjunto de regras que governa a comunicação de dados.

Os sistemas de comunicação reais, incluídas as redes de computadores, são bem mais complexos do que esse modelo simplificado. No entanto, todos podem ser entendidos, em alguma medida, a partir desse modelo. Nesta disciplina estudam-se princípios e técnicas para projeto de protocolos, incluindo formas de verificar a consistência e correção de seu funcionamento.

Serviço e Protocolo

Um sistema de comunicação provê serviços para as aplicações ou usuários realizarem ações que envolvam a comunicação entre sistemas através de uma rede. Por exemplo, existem serviços para transferência de arquivos, reprodução remota de videos e músicas, execução remota de programas, pesquisa por informação, e muitos outros. O conceito de serviço está relacionado ao de protocolo. Um serviço é provido por entidades que interagem de acordo com um protocolo. Assim, um serviço é um dos elementos envolvidos na especificação de um protocolo. As figuras a seguir mostram a relação entre esses conceitos, primeiro apresentando somente a visão de um serviço para um usuário, e, em seguida, a relação entre serviço e protocolo.

Um serviço visto por um usuário

O serviço provido pelo protocolo

Protocolos reais

Que protocolos existentes despertam suas curiosidades sobre os detalhes de seus projetos ? Identifiquem alguns protocolos com respeito às seguintes aplicações, e anotem suas finalidades e características.

• Telefonia móvel
• Automação industrial
• Agricultura de precisão
• Segurança
• Sistema financeiro
• Redes veiculares
• IoT

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Área de aplicação	Protocolo	Finalidade	Características
Segurança	TLS	Protocolo de segurança. Proteção de fluxo de informação.	Conexões protegidas por TLS entre um cliente e servidor devem ter uma ou mais das seguintes propriedades: Conexão privada: Os dados transmitidos são criptografados. As chaves para essa criptografia são geradas exclusivamente para cada conexão, gerados no início da sessão (handshake TLS). Essa negociação de qual algoritmo de criptografia e chaves criptográficas devem ser usadas acontece antes da transmissão do primeiro byte de dados. Estabelece uma conexão confiável, já que cada mensagem transmitida inclui uma verificação de integridade de mensagem, usando um código de autenticação de mensagem para evitar perdas ou alteração dos dados durante a transmissão. Funcionamento: 1) O Handshake começa quando um cliente conecta a um servidor com o TLS habilitado, requisitando uma conexão segura, apresetnando uma lista de cifras. 2) Da lista, o servidor escolhe uma cifra e notifica o cliente da decisão. 3) O servidor providencia uma identificação na forma de um certificado digital, contendo o nome do servidor, a autoridade de certificação e a chave pública. 4) O cliente confirma a validade do certificado antes de proceder. 5) As chaves são geradas usando um número aleatório ou uma troca de chaves Diffie-Hellman. Isso conclui o handshake e garante a segurança da conexão.
Agrigultura de precisão.	ISOBus	Este é o protocolo universal para comunicação eletrônica entre implementos, tratores e computadores. O objetivo inicial da tecnologia de dados ISOBUS é promover a padronização da comunicação estabelecida entre tratores e implementos, com isso é assegurada total compatibilidade de transferência de dados entre sistemas móveis e softwares agrícolas.	UT - Terminal Universal - Capacidade de operar um implemento com qualquer terminal e usá-lo para operar diferentes instrumentos. TECU – ECU do trator – O ECU é a calculadora do trator, com ela o operador tem informações de velocidade da tomada de força. Velocidade do trator, RPM etc. TC- BAS – Controlador de tarefas básico – Fornece e descreve a documentação que são relevantes para o trabalho realizado, através da troca de dados entre os dispositivos de controle e gerenciamento da fazenda e terminal universal obtendo informações quando usando o controlador de tarefas na troca desses dados importando dados em ISO-XML e exportando as tarefas concluídas posteriormente.

Análise dos protocolos

De acordo com Gerard Holzmann, no capítulo 2 de seu livro Design and Validation of Computer Protocols, um protocolo é composto por cinco elementos:

1. O serviço oferecido pelo protocolo. Ex: protocolo MPCP (outra descrição)
2. As considerações sobre o ambiente em que o protocolo é executado
3. O vocabulário de mensagens usadas para implementar o protocolo
4. A codificação (ou formato) de cada mensagem do vocabulário
5. O comportamento, definido por regras de intercâmbio responsáveis pela consistência das trocas de mensagens

Com base nesses elementos, deve-se complementar ou adequar a análise dos protocolos selecionados:

Protocolo	Serviço	Ambiente de execução	Vocabulário	Codificação	Comportamento