Redes Eletrônicas e ambientes de informação Prof. Dr. Marcos Luiz Mucheroni 5ª. AULA 2016.

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1 Redes Eletrônicas e ambientes de informação Prof. Dr. Marcos Luiz Mucheroni 5ª. AULA 2016

2 Cap. 2 -Recursos da Internet para comunicação e intercâmbio de informações: 2.1 História das redes de computadores e da Internet 2.2 O Que é a Internet? 2.3 A Borda (Periferia) da Internet 2.3.1. Redes de acesso e meios físicos 2.4 O Núcleo da Rede 2.4.1. ISPs e backbones da Internet 2.4 Atraso, perda e vazão em redes de comutação de pacotes 2.5 Camadas de protocolos e seus modelos de serviços (2.6 Redes sob ataque) (se der) Marcos L Mucheroni

3 - 1961: Kleinrock - teoria das filas demonstra eficiência da comutação por pacotes - 1964: Baran - comutação de pacotes em redes militares - 1967: concepção da ARPAnet pela ARPA (Advanced Research Projects Agency) - 1969: entra em operação o primeiro nó da ARPAnet 1961-1972: Estréia da comutação de pacotes 2.1. História da Internet

4 Marcos L Mucheroni 2.1. História da Internet - 1972: - demonstração pública da ARPAnet - NCP (Network Control Protocol) primeiro protocolo host-host - primeiro programa de e-mail - ARPAnet com 15 nós 1961-1972: Estréia da comutação de pacotes

5 Marcos L Mucheroni Princ. de interconexão Cerf/ Kahn: minimalismo, autonomia - não é necessária nenhuma mudança interna para interconectar redes modelo de serviço best effort roteadores sem estados controle descentralizado definem a arquitetura atual da Internet 2.1. História da Internet 1970: rede de satélite ALOHAnet no Havaí 1973: Metcalfe propõe a Ethernet em sua tese de doutorado 1974: Cerf e Kahn - arquitetura para a interconexão de redes fim dos anos 70: arquiteturas proprietárias: DECnet, SNA, XNA fim dos anos 70: comutação de pacotes de comprimento fixo (precursor do ATM) 1979: ARPAnet com 200 nós 1972-1980: Interconexão de redes novas e proprietárias

6 Marcos L. Mucheroni - 2009 2.1. História da Internet 1983: implantação do TCP/IP 1982: definição do protocolo SMTP para e-mail 1983: definição do DNS para tradução de nome para endereço IP 1985: definição do protocolo FTP 1988: controle de congestionamento do TCP novas redes nacionais: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel 100.000 hosts conectados numa confederação de redes 1980-1990: novos protocolos, proliferação de redes

7 Marcps L. Mucheroni 2.1. História da Internet início dos anos 90: ARPAnet desativada 1991: NSF remove restrições ao uso comercial da NSFnet (desativada em 1995) início dos anos 90 : Web hypertexto [Bush 1945, Nelson 1960’s] HTML, HTTP: Berners- Lee 1994: Mosaic, posteriormente Netscape fim dos anos 90: comercialização da Web Final dos anos 90-00: novas aplicações: mensagens instantâneas, compartilhamento de arquivos P2P preocupação com a segurança de redes est. 50 milhões de computadores na Internet est. mais de 100 milhões de usuários enlaces de backbone a Gbps Anos 90 e 2000: comercialização, a Web, novas aplicações

8 2.1. História da Internet 2007: ~500 milhões de hospedeiros Voz, Vídeo sobre IP Aplicações P2P: BitTorrent (compartilhamento de arquivos) Skype (VoIP), PPLive (vídeo) Mais aplicações: YouTube, jogos wireless, mobilidade Marcos L Mucheroni

9 “Camadas” de Protocolos As redes são complexas! muitos “pedaços”: hosts roteadores enlaces de diversos meios aplicações protocolos hardware, software Pergunta: Há alguma esperança em conseguirmos organizar a estrutura da rede? Ou pelo menos a nossa discussão sobre redes? 2.2. O que é a Internet - Camadas

10 Marcos L Mucheroni 2.2. Organização de uma viagem aérea  Uma série de passos/ações

11 Marcos L Mucheroni 2.2. Funcionalidade de uma linha aérea em camadas Camadas: cada camada implementa um serviço m através de ações internas à camada m depende dos serviços providos pela camada inferior

12 Marcos L Mucheroni 2.2. Por que dividir em camadas? Lidar com sistemas complexos: estrutura explícita permite a identificação e relacionamento entre as partes do sistema complexo modelo de referência em camadas para discussão modularização facilita a manutenção e atualização do sistema mudança na implementação do serviço da camada é transparente para o resto do sistema ex., mudança no procedimento no portão não afeta o resto do sistema divisão em camadas é considerada prejudicial?

13 Cap. 2 -Recursos da Internet para comunicação e intercâmbio de informações: 2.1 História das redes de computadores e da Internet 2.2 O Que é a Internet? 2.3 A Borda (Periferia) da Internet 2.3.1. Redes de acesso e meios físicos 2.4 O Núcleo da Rede 2.4.1. ISPs e backbones da Internet 2.5 Atraso, perda e vazão em redes de comutação de pacotes 2.7 Camadas de protocolos e seus modelos de serviços (2.6 Redes sob ataque) (se der) Marcos L Mucheroni

14 Olhada mais de perto na estrutura da rede: Borda da rede: aplicações e hospedeiros (hosts) núcleo da rede: roteadores rede de redes redes de acesso, meio físico: enlaces de comunicação

15 2.3. A borda da rede: Sistemas finais (hosts): rodam programs de aplicação ex., WWW, email na “borda da rede” modelo cliente/servidor o host cliente faz os pedidos, são atendidos pelos servidores ex., cliente WWW (browser)/ servidor; cliente/servidor de email modelo peer-peer : interação simétrica entre os hosts ex.: Gnutella, bitTorrent

16 Modelo Cliente-Servidor

17 Cliente-Servidor Vantagens Recursos partilháveis Segurança Controle central de arquivos Servidores dedicados e otimizados Os usuários não se preocupam com a administração Desvantagens Custo Hardware Software É necessário um administrador

18 Peer-to-Peer Vantagens recursos partilháveis O setup é simples Sem investimento extra com servidores Sem administrador Baixo custo para pequenas redes Desempenho Desvantagens Sem organização central Difícil localização de arquivos Duplicações desnecessárias Os usuários são os administradores Sem segurança

19 Borda da rede: serviço orientado a conexões Objetivo: transferência de dados entre sistemas finais. handshaking: inicialização (prepara para) a transf. de dados Alô, alô protocolo humano inicializa o “estado” em dois hosts que desejam se comunicar TCP Transmission Control Protocol serviço orientado a conexão da Internet serviço TCP [RFC 793] transferência de dados através de um fluxo de bytes ordenados e confiável perda: reconhecimentos e retransmissões controle de fluxo : transmissor não inundará o receptor controle de congestionamento transmissor “diminui a taxa de transmissão” quando a rede está congestionada.

20 2.3. Borda da rede: serviço sem conexão Objetivo: transferência de dados entre sistemas finais mesmo que antes! UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: serviço sem conexão da Internet transferência de dados não confiável não controla o fluxo Nem congestionamento Aplicações que usam TCP: HTTP (WWW), FTP (transferência de arquivo), Telnet (login remoto), SMTP (email) Aplicações que usam UDP: streaming media, teleconferência, telefonia Internet

21 2.3.1. Redes de acesso e meios físicos P: Como conectar os sistemas finais aos roteadores de borda? redes de acesso residencial redes de acesso institucional (escola, empresa) redes de acesso móvel Considere: largura de banda (bits por segundo) da rede de acesso? compartilhada ou dedicada?

22 2.3.2. Roteamento /Comutação

23 2.3.2. Meios Físicos de Transmissão meio físico DNS HTTP FTP Telnet SMTP POP IMAP... TCP / UDP IP 802.2 Aplicação 802.3 CSMA/CD Camada de Aplicação Camada intra-rede Camada de rede Camada de transporte 10Base5 10Base2 10BaseT 10BaseF subcamada física subcamada MAC subcamada LLC

24 2.3.1. Meios Físicos enlace físico: bit de dados transmitido se propaga através do enlace meios guiados: os sinais se propagam em meios sólidos: cobre, fibra meios não guiados: os sinais se propagam livremente, ex. rádio

25 Meios Físicos de Transmissão Meios físicos padronizados p/ IEEE – 1000 Mbps 1000Base-X Identifica sistemas gigabit ethernet com codific. 8B/10B. Variedades:  1000Base-SX  “S” = Short  Onda curta  1000Base-LX  “L” = Long  Onda longa  1000Base-CX  “C” = Cobre 1000Base-T Identifica sistemas gibabit ethernet sobre cabos de par trançado categoria 6 ou superior.

26 Meios Físicos de Transmissão Meios físicos de transmissão definidos pelo padrão IEEE 802.3 Redes em barra - CSMA/CD Baseado no padrão Ethernet (muito semelhante ao Ethernet) Define opções de meio físico e taxa de transmissão: Taxa de transmissão em Mbps Técnica de sinalização (baseband, broadband) Tamanho máximo do segmento * 100

27 Internet  Início em 1969  Baseado em um conjunto de protocolos onde os mais importantes são o TCP e o IP  Financiado pela ARPA  Objetivos militares  Sem ponto central de coordenação  ARPANET - anos 70  NSFNET - anos 80  Difusão mundial - hoje

28 Modelo de Camadas –TCP/IP Implementação parcial do modelo ISO-OSI Apenas 4 camadas Ethernet - camadas 1 e 2 IP - camada 3 TCP - camada 4 Ftp, Telnet, etc - camadas 5, 6 e 7

29 Ethernet  Implementa 2 primeiras camadas do conjunto de protocolos TCP/IP  Protocolo de acesso ao meio mais comum  Transmissão serial  Baseado em broadcasts  Padronizado (IEEE 802.3)  Placas de rede identificadas por código de 48 bits chamado MAC address gravadas durante sua fabricação  Outros: PPP, X.25, Z 39.50, etc

30 CSMA/CD  Carrier Sense Multiple Access / Colision Detect  Disciplina compartilhamento do meio de transmissão entre todos os computadores  Verifica meio antes de transmitir  Aguarda tempo aleatório após liberação do meio antes de iniciar a transmissão  Colisão ainda é possível se computadores transmitem simultaneamente e deve ser detectada  Transmissão verificada para detectar corrupção de dados e possível colisão  Retransmissão de dados no caso de colisão

31 IP  Internet Protocol  Equivale a camada 3  Trabalha com apenas com datagramas  Sem controle de erros  Presta serviços de roteamento

32 Endereçamento IP  Utiliza 4 bytes  Representação decimal: 200.145.31.1  Classes: A:0.X.X.X a 127.X.X.X, 128 redes de 16 milhões de computadores B:128.X.X.X a 191.X.X.X, 16 mil redes de 65 mil computadores C: 191.X.X.X a 223.X.X.X, 2 milhões de redes de 256 computadores  Endereçamento hierárquico  Rotas decididas em função do número da rede A B C RedeHost

33 Máscaras de Rede  Utilizado para definir a rede a qual pertence o computador  Máscara típica: 255.255.255.0  255 em binário é 11111111  A rede do computador é obtida a partir de um AND entre o endereço do computador e a máscara  Se a rede do computador destino for a mesma do computador origem o dado é enviado diretamente para o computador destino através da sub-rede (ethernet)  Se a rede for diferente os pacotes são enviados para o roteador 200.145.31.34 255.255.255.0 200.145.31.3 255.255.255.0 200.145.31.0 Mesma Rede!!

34 Bibliografia  Kurose, James F. e Ross, K. - “Redes de computadores e a Internet: uma abordagem to-down”. 3. ed. São Paulo: Pearson Addison Wesley, 2005 (capítulo 1) e (cap. 6 wireless)  TANENBAUM, Andrew S. Computer Network, 3a. Ed., Prentice Hall 1996.  Monteiro, J.A.S. – Redes de Computado- res, material didático, Disponível em: http://www.lsi.usp.br/~volnys/courses/psi2653 /2006/06-ProgSockets/16-http-kurose.pdf, Ac. em: dezembro 2008. http://www.lsi.usp.br/~volnys/courses/psi2653 /2006/06-ProgSockets/16-http-kurose.pdf Marcos L Mucheroni