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1: Introdução1 Comunicação de Dados IV Prof. Luiz Claudio Schara Magalhães

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1 1: Introdução1 Comunicação de Dados IV Prof. Luiz Claudio Schara Magalhães

2 1: Introdução2 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: Introdução3 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 da rede r o núcleo da rede r rede de acesso e meio físico r estrutura da Internet/ISPs r desempenho: perda, atraso r camadas de protocolos, modelos de serviço r história

4 1: Introdução4 Roteiro do Capítulo O Que é a Internet? 1.2 A Borda da Rede 1.3 O Núcleo da Rede 1.4 Rede de acesso e meios físicos 1.5 Estrutura da Internet e ISPs 1.6 Atraso e perda em redes comutadas por pacotes 1.7 Camadas de protocolos, modelos de serviços 1.8 História

5 1: Introdução5 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

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

7 1: Introdução7 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

8 1: Introdução8 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

9 1: Introdução9 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

10 1: Introdução10 O que é um protocolo? um protocolo humano e um protocolo de rede: P: Apresente outro protocolo humano! Oi Que horas são? 2:00 TCP connection req. TCP connection reply. Get tempo

11 1: Introdução11 Roteiro do Capítulo O Que é a Internet? 1.2 A Borda da Rede 1.3 O Núcleo da Rede 1.4 Rede de acesso e meios físicos 1.5 Estrutura da Internet e ISPs 1.6 Atraso e perda em redes comutadas por pacotes 1.7 Camadas de protocolos, modelos de serviços 1.8 História

12 1: Introdução12 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: Introdução13 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: Introdução14 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: Introdução15 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: Introdução16 Roteiro do Capítulo O Que é a Internet? 1.2 A Borda da Rede 1.3 O Núcleo da Rede 1.4 Rede de acesso e meios físicos 1.5 Estrutura da Internet e ISPs 1.6 Atraso e perda em redes comutadas por pacotes 1.7 Camadas de protocolos, modelos de serviços 1.8 História

17 1: Introdução17 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.

18 1: Introdução18 Núcleo da Rede: Comutação de Circuitos Recursos fim a fim são reservados para a chamada. r Banda do enlace, capacidade dos comutadores r recursos dedicados: sem compartilhamento r desempenho tipo circuito (garantido) r necessita estabelecimento de conexão

19 1: Introdução19 Núcleo da Rede: Comutação de Circuitos r recursos da rede (ex., banda) são divididos em pedaços r pedaços alocados às chamadas r o pedaço do recurso fica ocioso se não for usado pelo seu dono (não há compartilhamento) r como é feita a divisão da banda de um canal em pedaços (multiplexação) m divisão de freqüência m divisão de tempo

20 1: Introdução20 Comutação de Circuitos: FDM e TDM FDM freqüência tempo TDM freqüência tempo 4 usuários Exemplo:

21 1: Introdução21 Exemplo numérico r Quanto tempo leva para enviar um arquivo de bits de um host A para um host B através de uma rede de comutação de circuitos? m Todos os enlaces são de 2,048 Mbps m Cada enlace usa TDM com 32 slots (fatias) m 500 mseg para estabelecer um circuito fim-a- fim Calcule!

22 1: Introdução22 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

23 1: Introdução23 Comutação de Pacotes: Multiplexação Estatística A seqüência de pacotes A & B não possuem um padrão constante multiplexação estatística Em TDM cada host utiliza o mesmo slot em cada um dos quadros TDM. A B C Ethernet 10 Mbps 2 Mbps 34 Mbps D E multiplexação estatística fila de pacotes esperando pelo enlace de saída

24 1: Introdução24 Comutação de pacotes versus comutação de circuitos r Enlace de 1 Mbit r cada usuário: m 100Kbps quando ativo m ativo 10% do tempo r comutação por circuitos: m 10 usuários r comutação por pacotes: m com 35 usuários, probabilidade > 10 ativos menor que 0,004 A comutação de pacotes permite que mais usuários usem a rede! N usuários Enlace de 1 Mbps

25 1: Introdução25 Comutação de pacotes versus comutação de circuitos r Ótima para dados em surtos m compartilhamento dos recursos m não necessita estabelecimento de conexão r Congestionamento excessivo: atraso e perda de pacotes m necessita de protocolos para transferência confiável de dados, controle de congestionamento r P: Como fornecer um comportamento do tipo circuito? m São necessárias garantias de banda para aplicações de áudio e vídeo m ainda é um problema não resolvido (cap. 6/7) A comutação de pacotes ganha de lavagem?

26 1: Introdução26 Comutação de Pacotes: armazene-e- retransmita r Leva L/R segundos para transmitir um pacote de L bits em um canal de R bps r Todo o pacote deve chegar ao roteador antes que possa ser transmitido no próximo canal: armazene e retransmita r atraso = 3L/R Exemplo: r L = 7,5 Mbits r R = 1,5 Mbps r atraso = 15 seg R R R L

27 1: Introdução27 Comutação de pacotes: Segmentação de mensagens Quebre agora a mensagem em 5000 pacotes r Cada pacote de bits r 1 mseg para transmitir um pacote em um canal r pipelining: cada canal funciona em paralelo r Atraso reduzido de 15 seg para 5,002 seg

28 1: Introdução28 Redes comutadas por pacotes: encaminhamento (forwarding) r Objetivo: mover pacotes entre roteadores da origem até o destino m serão estudados diversos algoritmos de escolha de caminhos (capítulo 4) r redes datagrama: m o endereço do destino determina próxima etapa m rotas podem mudar durante a sessão m analogia: dirigir, pedindo informações r redes de circuitos virtuais: m cada pacote contém uma marca (id. do circuito virtual), marca determina próxima etapa m caminho fixo determinado no estabelecimento da chamada, permanece fixo durante a chamada m os roteadores mantêm estados para cada chamada

29 1: Introdução29 Circuitos Virtuais

30 1: Introdução30 Comutação de Circuitos Comutação de Mensagens Comutação de Pacotes

31 1: Introdução31 Taxonomia de Redes Redes de Telecomunicações Redes comutadas por circuitos FDM TDM Redes comutadas por pacotes Redes com CVs Redes datagrama Uma rede Datagrama não é orientada a conexão ou sem conexão. A Internet provê tanto serviços orientados a conexão (TCP) quanto não-orientados a conexão (UDP) para as aplicações.

32 1: Introdução32 Roteiro do Capítulo O Que é a Internet? 1.2 A Borda da Rede 1.3 O Núcleo da Rede 1.4 Rede de acesso e meios físicos 1.5 Estrutura da Internet e ISPs 1.6 Atraso e perda em redes comutadas por pacotes 1.7 Camadas de protocolos, modelos de serviços 1.8 História

33 1: Introdução33 Redes de acesso e meios físicos P: Como conectar os sistemas finais aos roteadores de borda? r redes de acesso residencial r redes de acesso institucional (escola, empresa) r redes de acesso móvel Considere: r largura de banda (bits por segundo) da rede de acesso? r compartilhada ou dedicada?

34 1: Introdução34 Acesso residencial: acesso ponto a ponto r Discado (Dialup) via modem m acesso direto ao roteador de até 56Kbps (teoricamente) m Não dá para surfar 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

35 1: Introdução35 ADSL: Espectro de freqüências

36 1: Introdução36 Acesso residencial: cable modems r HFC: hybrid fiber coax 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 ao roteador pelas residências m questões: congestionamento, dimensionamento r implantação: disponível através de empresas de TV a cabo, ex.: AJATO (TVA) e VIRTUA (Net)

37 1: Introdução37 Acesso residencial: cable modems Diagrama:

38 1: Introdução38 Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral casa cable headend Rede de distribuição (simplificada) Tipicamente entre 500 a casas

39 1: Introdução39 Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral cable headend Rede de distribuição (simplificada) casa

40 1: Introdução40 Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral cable headend servidore(s) Rede de distribuição (simplificada) casa

41 1: Introdução41 Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral cable headend Canais VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO VIDEOVIDEO DATADATA DATADATA CONTROLCONTROL FDM: Rede de distribuição (simplificada) casa

42 1: Introdução42 Acesso institucional: rede local r rede local (LAN - Local Area Network) da empresa/univ. conecta sistemas finais ao roteador de borda r Ethernet: m cabos compartilhados ou dedicados conectam o sistema final ao roteador m 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet r LANs: serão vistas no capítulo 5.

43 1: Introdução43 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 r LANs sem fio: m ondas de rádio substituem os fios m b (WiFi): 11 Mbps r acesso sem fio com maior cobertura m Provido por uma operadora m 3G ~ 384 kbps Será usado?? m WAP/GPRS na Europa estação base hosts móveis roteador

44 1: Introdução44 Redes domésticas Componentes típicos da rede doméstica: r ADSL ou cable modem r roteador/firewall/NAT r Ethernet r Ponto de acesso wireless Ponto de acesso wireless Laptops wireless roteador/ firewall cable modem do/para cable headend Ethernet (comutado)

45 1: Introdução45 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

46 1: Introdução46 Meios físicos: cabo coaxial, fibra Cabo coaxial: r fio (transporta o sinal) dentro de outro fio (blindagem) m banda básica (baseband): canal único no cabo m banda larga (broadband): múltiplos canais num cabo r bidirecional r uso comum em Ethernet 10Mbps 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 Gbps) r baixa taxa de erros: repetidores mais afastados; imune a ruído eletromagnético

47 1: Introdução47 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 r longa distância (ex., celular) m ex. 3G, 100s kbps r satélite m canal de até 50Mbps (ou múltiplos canais menores) m atraso fim a fim de 270 mseg m geosíncrono versus LEOS

48 1: Introdução48 Roteiro do Capítulo O Que é a Internet? 1.2 A Borda da Rede 1.3 O Núcleo da Rede 1.4 Rede de acesso e meios físicos 1.5 Estrutura da Internet e ISPs 1.6 Atraso e perda em redes comutadas por pacotes 1.7 Camadas de protocolos, modelos de serviços 1.8 História

49 1: Introdução49 r quase hierárquica r No centro: ISPs tier-1 (ex., UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), cobertura nacional/internacional m trata os demais como iguais Tier 1 ISP Provedores Tier-1 se interligam (peer) de forma privada NAP Provedores Tier-1 também se interligam em pontos de acesso de rede (NAPs) públicos Estrutura da Internet: rede de redes

50 1: Introdução50 Provedor de Backbone Nacional ex. Embratel

51 1: Introdução51 Conexões Internacionais

52 1: Introdução52 r Tier-2 ISPs: ISPs menores (freqüentemente regionais) m Conexão a um ou mais ISPs tier-1, possivelmente a outros ISPs tier-2 Tier 1 ISP NAP Tier-2 ISP Tier-2 ISP paga ao tier-1 ISP pela conectividade ao resto da Internet tier-2 ISP é cliente do provedor tier-1 Tier-2 ISPs também se interligam privadamente e também ao NAP Estrutura da Internet: rede de redes

53 1: Introdução53 r Tier-3 ISPs e ISPs locais m rede de última milha (acesso) (próximo aos sistemas finais) 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 ISPs locais e tier- 3 são clientes de ISPs superiores conectando-os ao resto da Internet Estrutura da Internet: rede de redes

54 1: Introdução54 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

55 1: Introdução55 Roteiro do Capítulo O Que é a Internet? 1.2 A Borda da Rede 1.3 O Núcleo da Rede 1.4 Rede de acesso e meios físicos 1.5 Estrutura da Internet e ISPs 1.6 Atraso e perda em redes comutadas por pacotes 1.7 Camadas de protocolos, modelos de serviços 1.8 História

56 1: Introdução56 Como ocorrem as perdas e atrasos? pacotes enfileiram nos buffers do roteador r taxa de chegada de pacotes ao enlace excede a capacidade do link de saída. r pacotes enfileram, esperam pela vez A B pacote em transmissão (atraso) enfileiramento de pacotes (atraso) buffers livres (disponíveis): pacotes que chegam são descartados (perda) se não houver buffers livres

57 1: Introdução57 Quatro fontes de atraso dos pacotes r 1. processamento no nó: m verificação de bits errados m identificação do enlace de saída r 2. enfileiramento m tempo de espera no enlace de saída até a transmissão m depende do nível de congestionamento do roteador A B propagação transmissão processamento no nó enfileiramento

58 1: Introdução58 Atraso em redes comutadas por pacotes 3. Atraso de transmissão: r R=largura de banda do enlace (bps) r L=compr. do pacote (bits) r tempo para enviar os bits no enlace = L/R 4. Atraso de propagação: r d = compr. do enlace r s = velocidade de propagação no meio (~2x10 8 m/seg) r atraso de propagação = d/s Nota: s e R são valores muito diferentes! A B propagação transmissão processamento no nó enfileiramento

59 1: Introdução59 Analogia com uma Caravana r Os carros se propagam a 100 km/h r O pedágio leva 12 seg para atender um carro (tempo de transmissão) r carro~bit; caravana ~ pacote r P: Quanto tempo leva até que a caravana esteja enfileirada antes do segundo pedágio? r Tempo para atravessar toda a caravana através do pedágio para a estrada = 12*10 = 120 sec r Tempo para que o último carro se propaga do primeiro para o segundo pedágio: 100km/(100km/h)= 1 h r R: 62 minutos pedágio Caravana de dez carros 100 km

60 1: Introdução60 Analogia com uma caravana (mais) r Os carros agora se propagam a 1000 km/h r Os pedágios agora levam em torno de 1 min para atender um carro r P: Os carros chegarão ao segundo pedágio antes que todos os carros tenham sido atendidos no primeiro pedágio? r Sim! Após 7 min, o 1o. Carro chega ao 2o. Pedágio e ainda há 3 carros no 1o. pedágio. r O 1o. bit do pacote pode chegar ao 2o. Roteador antes que o pacote tenha sido totalmente transmitido no 1o. roteador! m Veja o applet Ethernet no site da AWL pedágio Caravana de dez carros 100 km

61 1: Introdução61 Atraso no nó r d proc = atraso de processamento m tipicamente de poucos microsegs ou menos r d queue = atraso de enfileiramento m depende do congestionamento r d trans = atraso de transmissão m = L/R, significativo para canais de baixa velocidade r d prop = atraso de propagação m poucos microsegs a centenas de msegs

62 1: Introdução62 Atraso de enfileiramento r R=largura de banda do enlace (bps) r L=compr. do pacote (bits) r a=taxa média de chegada de pacotes intensidade de tráfego = La/R r La/R ~ 0: pequeno atraso de enfileiramento r La/R -> 1: grande atraso r La/R > 1: chega mais trabalho do que a capacidade de atendimento, atraso médio infinito!

63 1: Introdução63 Atrasos e rotas reais da Internet r Como são os atrasos e as perdas reais da Internet? Programa Traceroute : fornece medições de atraso da fonte até os diversos roteadores ao longo do caminho fim-a- fim até o destino. Para cada i: m Envia três pacotes que alcançarão o roteador i no caminho até o destino. m O roteador i devolverá os pacotes ao transmissor m O transmissor calcula o intervalo de tempo decorrido entre a transmissão e a chegada da resposta. 3 probes

64 1: Introdução64 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)

65 1: Introdução65 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

66 1: Introdução66 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 * * *

67 1: Introdução67 Perda de pacotes r fila (buffer) anterior a um canal possui capacidade finita r quando um pacote chega numa fila cheia, o pacote é descartado (perdido) r o pacote perdido pode ser retransmitido pelo nó anterior, pelo sistema origem, ou não ser retransmitido

68 1: Introdução68 Roteiro do Capítulo O Que é a Internet? 1.2 A Borda da Rede 1.3 O Núcleo da Rede 1.4 Rede de acesso e meios físicos 1.5 Estrutura da Internet e ISPs 1.6 Atraso e perda em redes comutadas por pacotes 1.7 Camadas de protocolos, modelos de serviços 1.8 História

69 1: Introdução69 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?

70 1: Introdução70 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

71 1: Introdução71 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

72 1: Introdução72 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?

73 1: Introdução73 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

74 1: Introdução74 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

75 1: Introdução75 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

76 1: Introdução76 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

77 1: Introdução77 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

78 1: Introdução78 Roteiro do Capítulo O Que é a Internet? 1.2 A Borda da Rede 1.3 O Núcleo da Rede 1.4 Rede de acesso e meios físicos 1.5 Estrutura da Internet e ISPs 1.6 Atraso e perda em redes comutadas por pacotes 1.7 Camadas de protocolos, modelos de serviços 1.8 História

79 1: Introdução79 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

80 1: Introdução80 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

81 1: Introdução81 História da Internet r 1983: implantação do TCP/IP r 1982: definição do protocolo SMTP para r 1983: definição do DNS para tradução de nome para endereço IP r 1985: definição do protocolo FTP r 1988: controle de congestionamento do TCP r novas redes nacionais: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel r hosts conectados numa confederação de redes : novos protocolos, proliferação de redes

82 1: Introdução82 História da Internet r início dos anos 90: ARPAnet desativada r 1991: NSF remove restrições ao uso comercial da NSFnet (desativada em 1995) r início dos anos 90 : Web m hypertexto [Bush 1945, Nelson 1960s] m HTML, HTTP: Berners- Lee m 1994: Mosaic, posteriormente Netscape m fim dos anos 90: comercialização da Web Final dos anos 90: r est. 50 milhões de computadores na Internet r est. mais de 100 milhões de usuários r enlaces de backbone a 1 Gbps r 1996: criação do projeto INTERNET2 r novas aplicações: mensagens instantâneas, compartilhamento de arquivos P2P Anos 90: comercialização, a WWW

83 1: Introdução83 Evolução do Número de Hosts

84 1: Introdução84 Internet/BR r A Rede Nacional de Pesquisa (RNP) teve início em r Aberta para uso comercial em 1994 r Posição absoluta (Network Wizards, 01/04) : m Número de hosts: m 8 o do Mundo m 3 o das Américas (México em 15 o lugar com ) m 1 o da América do Sul (Argentina em 22 o lugar com ) 12,48 Milhões de Internautas domésticos ativos (2/04)

85 1: Introdução85 Introdução: Resumo Foi coberta uma tonelada de material! r visão geral da Internet r o que é um protocolo? r borda da rede, núcleo, rede de acesso m Comutação de pacotes vs. Comutação de circuitos r estrutura da Internet/ISPs r desempenho: perda, atraso r modelos de camadas e de serviços r história Esperamos que agora você possua: r contexto, visão geral, sentimento do que sejam redes r maior profundidade, detalhes posteriormente no curso


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