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1: Introdução1 Redes de Computadores 1 Prof. Marcelo Diniz Fonte:

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1 1: Introdução1 Redes de Computadores 1 Prof. Marcelo Diniz Fonte:

2 1: Introdução2 Parte I: Introdução Objetivo do capítulo: r entender o contexto, visão geral, sacar o que são redes r maior profundidade, detalhes posteriormente no curso r abordagem: m descritiva m uso da Internet como exemplo Resumo: r o que é a Internet r o que é um protocolo? r a borda (periferia) da rede r o núcleo da rede r desempenho: atraso, perda e vazão r camadas de protocolos, modelos de serviço r segurança: redes sob ataque r história

3 1: Introdução3 Roteiro do Capítulo O Que é a Internet? 1.2 A Borda (Periferia) da Internet 1.4 Redes de acesso e meios físicos 1.3 O Núcleo da Rede 1.5 ISPs e backbones da Internet 1.6 Atraso, perda e vazão em redes de comutação de pacotes 1.7 Camadas de protocolos e seus modelos de serviços (1.6 Redes sob ataque) 1.8 História das redes de computadores e da Internet

4 1: Introdução4 O que é a Internet: visão dos componentes r milhões de dispositivos de computação conectados: hospedeiros (hosts) = sistemas finais r rodando aplicações de rede r enlaces (links) de comunicação m fibra, cobre, rádio, satélite m Taxa de transmissão = largura de banda (bandwidth) r Roteadores (comutadores de pacotes): encaminham pacotes (pedaços) de dados através da rede r Provedores de serviço Internet - ISP (Internet Service Providers) ISP local Rede da empresa ISP regional roteador servidor móvel estação de trabalho

5 1: Introdução5 O que é a Internet: visão dos componentes r milhões de dispositivos de computação conectados: hospedeiros (hosts) = sistemas finais m rodando aplicações de rede r enlaces (links) de comunicação m fibra, cobre, rádio, satélite m Taxa de transmissão = largura de banda (bandwidth) r Roteadores (comutadores de pacotes): encaminham pacotes (pedaços de dados) através da rede r Provedores de serviço Internet - ISP (Internet Service Providers)

6 Aparelhos internet interessantes 1: Introdução6 O menor servidor Web do mundo Porta retratos IP Tostadeira habilitada para a Web + Previsão do tempo Telefones Internet Kindle DX

7 1: Introdução1-7 Aplicações Populares r Navegação r Correio r Mensagens Instantâneas r Compartilhamento de Arquivos r Jogos em rede r Voz e Vídeo r Blogs r Trabalho Cooperativo

8 1: Introdução8

9 9 O que é a Internet: visão dos componentes r protocolos: controlam o envio e o recebimento de mensagens m ex., TCP, IP, HTTP, Skype, Ethernet r Internet: rede de redes m livremente hierárquica m Internet pública versus intranet privada r Padrões Internet m RFC: Request for comments m IETF: Internet Engineering Task Force m

10 1: Introdução10 O que é a Internet: visão dos serviços r a infra-estrutura de comunicação permite o uso de aplicações distribuídas: m Web, , jogos, mensagens instantâneas, voz sobre IP (VoIP), compartilhamento de arquivos (MP3),... r serviços de comunicação disponibilizados: m Transferência confiável de dados da origem até o destino m Transferência de dados melhor esforço (não confiável)

11 1: Introdução11 O que é um protocolo? protocolos humanos: r que horas são? r tenho uma dúvida r apresentações … msgs específicas são enviadas … ações específicas são realizadas quando as msgs são recebidas, ou acontecem outros eventos Protocolos de rede: r máquinas ao invés de pessoas r todas as atividades de comunicação na Internet são governadas por protocolos protocolos definem o formato, ordem das msgs enviadas e recebidas pelas entidades da rede, e ações tomadas quando da transmissão ou recepção de msgs

12 1: Introdução12 O que é um protocolo? um protocolo humano e um protocolo de rede: P: Apresente outro protocolo humano! Oi Que horas são, por favor? 2:00 sol. conexão TCP resposta de conexão TCP Get tempo

13 1: Introdução13 Roteiro do Capítulo O Que é a Internet? 1.2 A Borda (Periferia) da Internet 1.4 Redes de acesso e meios físicos 1.3 O Núcleo da Rede 1.5 ISPs e backbones da Internet 1.6 Atraso, perda e vazão em redes de comutação de pacotes 1.7 Camadas de protocolos e seus modelos de serviços (1.6 Redes sob ataque) 1.8 História das redes de computadores e da Internet

14 1: Introdução14 Uma olhada mais de perto na estrutura da rede: r Borda da rede: aplicações e hospedeiros (hosts)/sistemas finais r núcleo da rede: m roteadores m rede de redes r redes de acesso, meio físico: enlaces de comunicação

15 1: Introdução15 A borda da rede: r Sistemas finais (hosts): m rodam programas de aplicação m ex., WWW, m na borda da rede r modelo cliente/servidor m o host cliente faz os pedidos, são atendidos pelos servidores m ex., cliente Web (browser)/ servidor; cliente/servidor de e- mail r modelo peer-peer (p2p): m uso mínimo (ou nenhum) de servidores dedicados m ex.: Skype, BitTorrent

16 1: Introdução16 Roteiro do Capítulo O Que é a Internet? 1.2 A Borda (Periferia) da Internet 1.4 Redes de acesso e meios físicos 1.3 O Núcleo da Rede 1.5 ISPs e backbones da Internet 1.6 Atraso, perda e vazão em redes de comutação de pacotes 1.7 Camadas de protocolos e seus modelos de serviços (1.6 Redes sob ataque) 1.8 História das redes de computadores e da Internet

17 1b Introdução17 Redes de acesso P: Como conectar os sistemas finais aos roteadores de borda? r redes de acesso residencial r redes de acesso corporativo (escola, empresa) r redes de acesso sem fio Questões a serem consideradas: r largura de banda (bits por segundo) da rede de acesso. r compartilhada ou dedicada?

18 1: Introdução18 O quão rápido é rápido? FONTE:

19 1: Introdução19 Acesso residencial: acesso ponto a ponto r Discado (Dialup) via modem m acesso direto ao roteador de até 56kbps (teoricamente) m Não dá para navegar pela Web e telefonar ao mesmo tempo! r RDSI/ISDN: m rede digital de serviços integrados: conexão digital de 128kbps ao roteador. m Serviço DVi (Digital Voice Image) da Telemar. r ADSL: asymmetric digital subscriber line m até 1 Mbps casa-ao- roteador m até 8 Mbps roteador-para- casa m Serviço Velox da Telemar m ADSL2+: 24/1 Mbps

20 Acesso discado r Usa a infraestrutura existente de telefonia m Residência está conectada à central telefônica r Até 56kbps de acesso direto ao roteador (frequentemente menos) r Não dá para navegar e usar o telefone ao mesmo tempo: não está sempre conectado 1: Introdução20 rede telefônica Internet Modem discado modem do ISP (ex., Terra) PC doméstico central telefônica

21 1: Introdução21 Modems

22 1b: Introdução22 Modulação

23 rede telefônica Modem DSL PC telefone Internet DSLAM Linha existente de telefone: 0-4kHz voz; 4-50kHz dados de subida; 50kHz-1MHz dados de descida splitter central telefônica DSL (Digital Subscriber Line) r Também usa a infraestrutura telefônica r até 1 Mbps de subida (tipicamente < 256 kbps) r até 8 Mbps de descida (tipicamente < 1 Mbps) r linha física dedicada até a central telefônica 1: Introdução23

24 rede telefônica Modem DSL PC telefone Internet DSLAM Linha existente de telefone: 0-4kHz voz; 4-50kHz dados de subida; 50kHz-1MHz dados de descida splitter central telefônica ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) r Também usa a infraestrutura telefônica r até 1 Mbps de subida (tipicamente < 256 kbps) r até 8 Mbps de descida (tipicamente < 1 Mbps) r linha física compartilhada até a central telefônica 1: Introdução24

25 1: Introdução25 Acesso residencial: modens a cabo r Não utiliza a infraestrutura da rede telefônica m Usa a infraestrutura da TV a cabo r HFC: cabo híbrido coaxial/fibra m assimétrico: até 30Mbps descida (downstream), 2 Mbps subida (upstream). r rede de cabos e fibra conectam as residências ao roteador do ISP m acesso compartilhado das residências ao roteador m ao contrário do DSL, que tem acesso dedicado

26 1: Introdução26 Acesso residencial: modens a cabo Diagrama:

27 1: Introdução27 Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral casa terminal Rede de distribuição (simplificada) Tipicamente entre 500 a residências

28 1: Introdução28 Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral Rede de distribuição (simplificada) casa terminal

29 1: Introdução29 Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral servidore(s) Rede de distribuição (simplificada) casa terminal

30 ONT OLT central telefônica Splitter óptico ONT fibra óptica fibras ópticas Internet FTTH (Fiber to the Home) r Links ópticos da central telefônica até as residências r Duas tecnologias ópticas competidoras: m Rede óptica passiva (PON) m Rede óptica ativa (PAN) r Taxas Internet muito mais altas; fibra transporta televisão e serviços telefônicos 1: Introdução30

31 Acesso Ethernet r Usado tipicamente em empresas, universidades, etc. r Ethernet de 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps e 10Gbps r Hoje tipicamente os sistemas terminais se conectam a switches Ethernet 1: Introdução31 Roteador Institucional 100 Mbps 1 Gbps servidor switch Ethernet Para o ISP da instituição

32 1: Introdução32 Redes de acesso sem fio (wireless) r rede de acesso compartilhado sem fio conecta o sistema final ao roteador m Via estação base = ponto de acesso sem fio r LANs sem fio: m ondas de rádio substituem os fios m (Wi-Fi): b <= 11 Mbps g <= 54 Mbps n <= 12x g r acesso sem fio com maior cobertura m Provido por uma operadora m 3G > 1 Mbps EVDO (EVolution-Data Optimized) HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) m Próximo (?): WiMAX (dezenas Mbps) em grandes distâncias estação base hospedeiros móveis roteador

33 1: Introdução33 Redes domésticas Componentes típicos da rede doméstica: r ADSL ou modem a cabo r roteador/firewall/NAT r Ethernet r Ponto de acesso sem fio Ponto de acesso wireless Laptops wireless roteador/ firewall modem a cabo do/para terminal Ethernet (comutado)

34 1: Introdução34 Wi-Fi (Wireless Fidelity)

35 1b: Introdução35 Internet Mesh Cell Gateways Nomadic Clients Mesh Cell Nodes Backhaul Portable Clients Fixed Clients Indoor or Outdoor Antenna Wi-Max Wired

36 1: Introdução36 WiMAX r Worldwide Interoperability for Microwave Access r Padrão IEEE d-2004 m Distâncias de 16 km m Taxas de até 75 Mbps r Padrão IEEE e-2005 (WiMax Móvel) r

37 1: Introdução37 Julho 2008 Tipos de conexão usadas no país – em % As velocidades mais usadas no Brasil – em %

38 1: Introdução38 Meios Físicos r Bit: Propaga-se entre o transmissor e o receptor r enlace físico: o que está entre o transmissor e o receptor r meios guiados: m os sinais se propagam em meios sólidos: cobre, fibra r meios não guiados: m os sinais se propagam livremente, ex. rádio Par Trançado (TP - Twisted Pair) r dois fios de cobre isolados m Categoria 3: fios tradicionais de telefonia, 10 Mbps Ethernet m Categoria 5: 100Mbps Ethernet

39 1b: Introdução39 Meios físicos: cabo coaxial, fibra Cabo coaxial: r fio (transporta o sinal) dentro de outro fio (blindagem) r bidirecional r banda base (baseband): m canal único no cabo m Ethernet legada r banda larga (broadband): m múltiplos canais num cabo m HFC Cabo de fibra óptica: r fibra de vidro transporta pulsos de luz r opera em alta velocidade: m transmissão ponto a ponto de alta velocidade (ex., 10´s a 100´s Gbps) r baixa taxa de erros: repetidores mais afastados; imune a ruído eletromagnético

40 1b: Introdução40

41 1: Introdução41 Meios físicos: rádio r sinal transportado em ondas eletromagnéticas r não há fio físico r bidirecional r efeitos do ambiente de propagação: m reflexão m obstrução por objetos m interferência Tipos de enlaces de rádio: r microondas m ex.: canais de até 45 Mbps r LAN (ex., Wifi) m 2Mbps, 11Mbps, 54 Mbps r longa distância (ex., celular) m ex. 3G, ~ 1 Mbps r satélite m canal de até 50Mbps (ou múltiplos canais menores) m atraso de propagação de 280 mseg (fim-a-fim) m geoestacionários versus de baixa altitude (LEOS)

42 1: Introdução42

43 1: Introdução43 Meios Físicos: Satélites de Baixa Órbita - Iridium r Projeto original: m 77 satélites m No. atômico do Irídio r Projeto implementado: m 66 satélites m No. atômico do Disprósio!!!

44 1: Introdução44 Meios físicos: Fios elétricos


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