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1: Introdução 1 Redes de Computadores II prof. Agnaldo L Martins.

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1 1: Introdução 1 Redes de Computadores II prof. Agnaldo L Martins

2 1: Introdução 2 Conteúdo Programático 1. Redes de Computadores e a Internet 2. Camada de Aplicação 3. Camada de Transporte 4. Camada de Rede 5. Camada de Enlace e Redes Locais 6. Redes Sem Fio (Wireless) e Móveis 7. Multimídia em Redes 8. Segurança em Redes 9. Gerenciamentos de Redes

3 1: Introdução 3 Livro-Texto: REDES DE COMPUTADORES E A INTERNET UMA NOVA ABORDAGEM (www.aw.com/kurose_br) James F. Kurose e Keith W. Rosswww.aw.com/kurose_br

4 1: Introdução 4 História da Internet r 1961: Kleinrock - teoria das filas demonstra eficiência da comutação por pacotes r 1964: Baran - comutação de pacotes em redes militares r 1967: concepção da ARPAnet pela ARPA (Advanced Research Projects Agency) r 1969: entra em operação o primeiro nó da ARPAnet r 1972: m demonstração pública da ARPAnet m NCP (Network Control Protocol) primeiro protocolo host-host m primeiro programa de m ARPAnet com 15 nós : Estréia da comutação de pacotes

5 1: Introdução 5 Princípios de interconexão de Cerf e Kahn: m minimalismo, autonomia - não é necessária nenhuma mudança interna para interconectar redes m modelo de serviço best effort m roteadores sem estados m controle descentralizado definem a arquitetura atual da Internet História da Internet r 1970: rede de satélite ALOHAnet no Havaí r 1973: Metcalfe propõe a Ethernet em sua tese de doutorado r 1974: Cerf e Kahn - arquitetura para a interconexão de redes r fim dos anos 70: arquiteturas proprietárias: DECnet, SNA, XNA r fim dos anos 70: comutação de pacotes de comprimento fixo (precursor do ATM) r 1979: ARPAnet com 200 nós : Interconexão de redes novas e proprietárias

6 1: Introdução 6 O que é a Internet: visão dos componentes r milhões de dispositivos de computação conectados: hosts = sistemas finais r rodando aplicações de rede r enlaces (canais) de comunicação m fibra, cobre, rádio, satélite m Taxa de transmissão = largura de banda (bandwidth) r roteadores: encaminham pacotes (pedaços) de dados através da rede ISP local Rede da empresa ISP regional roteador workstation servidor móvel

7 1: Introdução 7 O menor servidor Web do mundo Porta retratos IP Tostadeira habilitada para a Web + Previsão do tempo

8 1: Introdução 8 O que é a Internet: visão dos componentes r protocolos: controla o envio e recepção de mensagens m ex., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP 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 ISP local Rede da empresa ISP regional roteador workstation servidor móvel

9 1: Introdução 9 O que é a Internet: visão dos serviços r a infra-estrutura de comunicação permite o uso de aplicações distribuídas: m WWW, , jogos, comércio eletrônico, compartilhamento de arquivos (MP3) r serviços de comunicação disponibilizados: m sem conexões não confiável m orientado a conexões e confiável

10 1: Introdução 10 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

11 1: Introdução 11 O que é um protocolo? um protocolo humano e um protocolo de rede: Oi Que horas são? 2:00 TCP connection req. TCP connection reply. Get tempo

12 1: Introdução 12 Uma olhada mais de perto na estrutura da rede: r Borda da rede: aplicações e hospedeiros (hosts) r núcleo da rede: m roteadores m rede de redes r redes de acesso, meio físico: enlaces de comunicação

13 1: Introdução 13 A borda da rede: r Sistemas finais (hosts): m rodam programs 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 WWW (browser)/ servidor; cliente/servidor de r modelo peer-peer: m uso mínimo (ou nenhum) de servidores dedicados m ex.: Gnutella, KaZaA

14 1: Introdução 14 Borda da rede: serviço orientado a conexões Objetivo: transferência de dados entre sistemas finais. r handshaking: inicialização (prepara para) a transf. de dados m Alô, alô protocolo humano m inicializa o estado em dois hosts que desejam se comunicar r TCP - Transmission Control Protocol m serviço orientado a conexão da Internet serviço TCP [RFC 793] r transferência de dados através de um fluxo de bytes ordenados e confiável m perda: reconhecimentos e retransmissões r controle de fluxo : m transmissor não inundará o receptor r controle de congestionamento : m transmissor diminui a taxa de transmissão quando a rede está congestionada.

15 1: Introdução 15 Borda da rede: serviço sem conexão Objetivo: transferência de dados entre sistemas finais m mesmo que antes! r UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: m serviço sem conexão m transferência de dados não confiável m não controla o fluxo m nem congestionamento Aplicações que usam TCP: r HTTP (WWW), FTP (transferência de arquivo), Telnet (login remoto), SMTP ( ) Aplicações que usam UDP: r streaming media, teleconferência, telefonia Internet

16 1: Introdução 16 O Núcleo da Rede r Malha de roteadores interconectados r a pergunta fundamental: como os dados são transferidos através da rede? m comutação de circuitos: circuito dedicado por chamada: rede telefônica m comutação de pacotes: os dados são enviados através da rede em pedaços discretos.

17 1: Introdução 17 Núcleo da Rede: Comutação de Pacotes Cada fluxo de dados fim a fim é dividido em pacotes r pacotes dos usuários A, B compartilham os recursos da rede r cada pacote usa toda a banda do canal r recursos são usados quando necessário, Disputa por recursos: r a demanda total pelos recursos pode superar a quantidade disponível r congestionamento: pacotes são enfileirados, esperam para usar o enlace r armazena e retransmite: pacotes se deslocam uma etapa por vez m transmite num enlace m espera a vez no próximo Divisão da banda em pedaços Alocação dedicada Reserva de recursos

18 1: Introdução 18 r um pacote passa através de diversas redes! Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISP local ISP local ISP local ISP local ISP local ISP Tier 3 ISP local ISP local ISP local ISP Estrutura da Internet: rede de redes

19 1: Introdução 19 Atrasos e rotas reais 1 cs-gw ( ) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu ( ) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu ( ) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at wor.vbns.net ( ) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so wae.vbns.net ( ) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu ( ) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu ( ) 22 ms 22 ms 22 ms ( ) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2-1.de1.de.geant.net ( ) 109 ms 102 ms 104 ms 10 de.fr1.fr.geant.net ( ) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater-gw.fr1.fr.geant.net ( ) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr ( ) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr ( ) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr ( ) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net ( ) 135 ms 128 ms 133 ms ( ) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.eurecom.fr ( ) 132 ms 128 ms 136 ms traceroute: roteadores, atrasos de ida e volta no caminho da origem até o destino source-dest path também: pingplotter, vários programas windows (tracert)

20 1: Introdução 20 Traceroute (www.traceroute.org) 1 thing-i.sdsc.edu ( ) ms ms ms 2 thunder.sdsc.edu ( ) ms ms ms 3 piranha.sdsc.edu ( ) ms ms ms 4 sdg-hpr--sdsc-sdsc2-ge.cenic.net ( ) ms ms ms 5 lax-hpr1--sdg-hpr1-10ge-l3.cenic.net ( ) ms ms ms 6 abilene-LA--hpr-lax-gsr1-10ge.cenic.net ( ) ms ms ms 7 snvang-losang.abilene.ucaid.edu ( ) ms ms ms 8 dnvrng-snvang.abilene.ucaid.edu ( ) ms ms ms 9 kscyng-dnvrng.abilene.ucaid.edu ( ) ms * ms 10 iplsng-kscyng.abilene.ucaid.edu ( ) ms ms * 11 chinng-iplsng.abilene.ucaid.edu ( ) ms ms ms 12 abilene.nl1.nl.geant.net ( ) ms ms ms 13 nl.de1.de.geant.net ( ) ms ms ms 14 de1-1.de2.de.geant.net ( ) ms ms ms 15 de.it1.it.geant.net ( ) ms ms ms 16 it.es1.es.geant.net ( ) ms ms ms 17 clara-br-gw.es1.es.geant.net ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms 19 rj-pos2-0.bb3.rnp.br ( ) ms ms ms 20 rj7507-fastethernet6-1.bb3.rnp.br ( ) ms ms ms 21 ba-serial4-1-0.bb3.rnp.br ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms

21 1: Introdução 21 Traceroute (www.traceroute.org) 1 thing-i.sdsc.edu ( ) ms ms ms 2 thunder.sdsc.edu ( ) ms ms ms 3 piranha.sdsc.edu ( ) ms ms ms 4 inet-lax-isp--sdsc-sdsc2-ge.cenic.net ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms 6 att-level3-oc48.LosAngeles1.Level3.net ( ) ms att-level3- oc48.LosAngeles1.Level3.net ( ) ms att-level3- oc48.LosAngeles1.Level3.net ( ) ms 7 tbr1-p la2ca.ip.att.net ( ) ms ms ms 8 tbr1-cl2.dlstx.ip.att.net ( ) ms ms ms 9 tbr2-cl1.attga.ip.att.net ( ) ms ms ms 10 tbr1-p attga.ip.att.net ( ) ms ms ms 11 gbr4-p10.ormfl.ip.att.net ( ) ms ms ms 12 gar1-p360.miufl.ip.att.net ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms 17 PO2-0.BDEA-BA-ROTN-01.telemar.net.br ( ) ms ms ms 18 PO5-0.BDEA-BA-ROTD-02.telemar.net.br ( ) ms ms ms 19 Po2.BDEA-BA-ROTD-01.telemar.net.br ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms ( ) ms ms ms 23 * * *

22 1: Introdução 22 Camadas de Protocolos As redes são complexas! r muitos pedaços: m hosts m roteadores m enlaces de diversos meios m aplicações m protocolos m hardware, software Pergunta: Há alguma esperança em conseguirmos organizar a estrutura da rede? Ou pelo menos a nossa discussão sobre redes?

23 1: Introdução 23 Organização de uma viagem aérea r uma série de etapas bilhete (compra) bagagem (check in) portão (embarque) subida roteamento do avião bilhete (reclamação) bagagem (recup.) portão (desembarque) aterrissagem roteamento do avião

24 1: Introdução 24 Funcionalidade de uma empresa aérea em camadas Camadas: cada camada implementa um serviço m através de ações internas à camada m depende dos serviços providos pela camada inferior bilhete (compra) bagagem (desp.) portão (embarque) pista (subida) roteamento avião Aeroporto de partida Aeroporto de chegada centros de controle de tráfego aéreo intermediários roteam. avião bilhete (reclam.) bagagem (recup.) portão (desembq) pista (aterriss.) roteamento avião bilhete bagagem portão Subida/aterris. Roteam.avião

25 1: Introdução 25 Por que dividir em camadas? Lidar com sistemas complexos: r estrutura explícita permite a identificação e relacionamento entre as partes do sistema complexo m modelo de referência em camadas para discussão r modularização facilita a manutenção e atualização do sistema m mudança na implementação do serviço da camada é transparente para o resto do sistema m ex., mudança no procedimento no portão não afeta o resto do sistema r divisão em camadas é considerada prejudicial?

26 1: Introdução 26 Pilha de protocolos Internet r aplicação: dá suporte a aplicações de rede m FTP, SMTP, HTTP r transporte: transferência de dados host-a- host m TCP, UDP r rede: roteamento de datagramas da origem até o destino m IP, protocolos de roteamento r enlace: transferência de dados entre elementos de rede vizinhos m PPP, Ethernet r física: bits no fio aplicação transporte rede enlace física

27 1: Introdução 27 Camadas: comunicação lógica aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física rede enlace física Cada camada: r distribuída r as entidades implementam as funções das camadas em cada nó r as entidades executam ações, trocam mensagens entre parceiras

28 1: Introdução 28 Camadas: comunicação lógica aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física rede enlace física dados Ex.: transporte r recebe dados da aplicação r adiciona endereço e verificação de erro para formar o datagrama r envia o datagrama para a parceira r espera que a parceira acuse o recebimento (ack) r analogia: correio dados transporte ack

29 1: Introdução 29 Camadas: comunicação física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física rede enlace física dados

30 1: Introdução 30 mensagem segmento datagrama quadro origem aplicação transporte rede enlace física HtHt HnHn HlHl M HtHt HnHn M HtHt M M destino HtHt HnHn HlHl M HtHt HnHn M HtHt M M rede enlace física enlace física HtHt HnHn HlHl M HtHt HnHn M HtHt HnHn HlHl M HtHt HnHn M HtHt HnHn HlHl M HtHt HnHn HlHl M roteador switch Encapsulamento aplicação transporte rede enlace física


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