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Serviços de Acesso à Internet vs. Serviços de Telecomunicações 1° Seminário Internacional Telecom Internet: determinação dos preços e universalização de.

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1 Serviços de Acesso à Internet vs. Serviços de Telecomunicações 1° Seminário Internacional Telecom Internet: determinação dos preços e universalização de acesso São Paulo, 9 de abril de 2001 Copyright 2001

2 1 O QUE É A INTERNET? e-commerce B2B B2C C2C C2B (?) M2M www amazon.com rede corporativa anatel.gov transferência de arquivos ADSL Speedy Velox Ajato AOL Terra iG flores dial-up ISP

3 2 AGORA E ANTIGAMENTE *Electronic funds transfer at point of sale Fonte:UIT Corréio eletrônico ( ) Transferência de arquivos Comércio eletrônico Comércio eletrônico B2B World Wide Web Jornais on-line Universidades virtuais (on-line) Cu-see-me Streaming audio Streaming video Aplicação na Internet Electronic data interchange (EDI) Videotex Jornais impressos, revistas, etc. Educação a distância Video-telefonia / Video-conferência Rádio TV Serviço de mensagens X.400, fax Teletex Transferência eletrônica de fundos no ponto de venda (EFTPOS)* Eqüivalente aproximado em outra mídia Antigamente...Agora...

4 3 PERSPECTIVA DA ARQUITECTURA DA REDE TELEFÔNICA *SMDS: Switched Multimegabit Data Service; DBS: Direct Broadcast Satellite APLICAÇÕES REDE Serviços financeiros Navegação Servidor de vídeo Voz ATM Frame Relay DBS* Sem fio LANs SMDS* STFC Analógica Não usa pacotes Não é broadband Pouca competição POTS: Plain Old Telephone Service

5 4 PERSPECTIVA DA ARQUITECTURA DA REDE ISDN APLICAÇÕES ISDN ATM Frame Relay DBS Sem fio LANs SMDS REDE Voz Digital Indícios de pacotes Não é considerado broadband Pouca competição ISDN Serviços financeiros Navegação Servidor de vídeo

6 5 PERSPECTIVA DA ARQUITECTURA DA INTERNET APLICAÇÕES Dial-up ATM Frame Relay Satelite Sem fio LANs SMDS IP Cable modem Linhas dedicadas ADSL DWDM SONET Digital Utiliza pacotes Broadband Alta competição Serviços financeiros Navegação Servidor de vídeo Voz REDE

7 6 O QUE É A INTERNET? A Internet é um conjunto de redes independentes baseadas em comutação de pacotes, que estão interconectadas para funcionar como uma unidade coordenada. A Internet tem 4 grandes propósitos: Fornecer correio eletrônico para os usuários Permitir transferência de arquivos entre hospedes (hosts) Permitir que usuários possam acessar computadores remotos Prover usuários acesso a bases de dados Network of networks

8 7 O QUE É A INTERNET? A Internet é um sistema de informação global que: (1)Está ligado logicamente por um espaço único e global de endereços baseado no protocolo IP (Internet protocol) ou as suas extensões futuras (2)Suporta comunicações usando TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ou as suas extensões futuras, ou outros protocolos compatíveis com IP (3)Fornece, usa, ou permite acessar níveis superiores de serviços suportados na infra- estrutura (layers, camadas ou níveis) Fonte:Federal Networking Council (FNC)

9 8 A REDE TELEFÔNICA vs. A INTERNET Tem mais de 100 anos Tecnologias híbridas – analógica e digital Otimizada para comunicação de voz (comutada) Utiliza pricing baseado em distância e tempo Utiliza accounting e settlement rates para pagamento no nível internacional Tem mais de 25 anos Tecnologia digital, de computador para computador Otimizada para comunicação de dados (roteada) Utiliza tarifas flat baseadas na capacidade do circuito solicitado Não tem mecanismos formais de pagamento no nível internacional A rede telefônica públicaA Internet Fonte:UIT

10 9 REDES COMUTADAS POR PACOTES E POR CIRCUITOS *UDP = User Datagram Protocol X.25 Exemplos Networks with virtual circuits Redes com circuitos virtuais Comentários Orientado a suportar conexões TCP/IP Redes datagram Orientado a suportar conexões (p.ex., TCP) e serviços não orientados a conexões (p.ex., UDP*) para o nível de aplicações Entrega sob "melhores esforços" (best-efforts delivery) por IP Comutação por pacotes Comutação por circuitos Redes telefônicas (STFC) Baseado em conexões Os recursos para uma sessão dada são alocados durante a duração completa da sessão Redes de comunicação

11 10 A COMUTAÇÃO POR PACOTES É ANÁLOGA A UM SISTEMA DE RUAS Fonte:T.M. Denton Consultants, The Internet, A "comutação por pacotes" é parecida a um sistema de ruas e estradas: Diferentes veículos (pacotes) podem circular simultaneamente pelo sistema Diferentes veículos (pacotes) podem entrar e sair do sistema em qualquer momento Tem bastante liberdade de movimento É possível chegar ao mesmo destino por várias rotas diferentes O motorista sabe qual o destino final, mas vai tomando direções da sinalização no sistema (roteadores)

12 11 REDES TELEFÔNICAS VS. REDES IP (DATAGRAM) Rede telefônica A B Circuito de A para B é reservado no estabelecimento da ligação para a duração completa da chamada/sessão Capacidade fica não utilizada se A não necessita enviar dados durante a sessão/chamada Características de atraso e perda são bem conhecidas durante o estabelecimento da sessão Tráfego síncrono

13 12 REDES TELEFÔNICAS VS. REDES IP (DATAGRAM) Rede IP (datagram) Endereço BDados R2 R5 R6R4 R1 R3 Aonde envio pacotes ende-reçados a B? A tabela de roteamento diz "envia a R3" A B Aonde envio pacotes ende-reçados a B? A tabela de roteamento diz "envia a R3" Pacotes são roteados baseando-se em tabelas de roteamento Tabela de roteamento muda se os links falham ou estão congestionados – os pacotes podem tomar diferentes rotas Não tem garantia de qualidade de serviço (QoS) (p.ex., atraso máximo, entrega e perda de pacotes, etc.) Tentativas baseadas no "melhor esforço"; não existe garantia de entrega de pacotes por IP

14 13 A Internet é uma coleção de diferentes redes com diferente(s): –Tecnologias e especificações de engenharia –Largura de banda/velocidades –Redundância/ características de backup A tecnologia IP provê um ambiente não baseado em conexões: –Independente das rotas –Roteamento dinâmico A características dos roteadores variam: –Algoritmos de eliminação de pacotes –Velocidades de conexão Tecnologias de acesso variam: –Várias velocidades, etc. A DIFERENCIAÇÃO DE PERFORMANCE DA REDE É MUITO DIFÍCIL Pouco controle na performance associada a qualquer transmissão dada 56 kbs Roteador DS 3 Public Internet ATM X.25 Frame relay T1 Roteador 28.8 kbs

15 14 ARQUITETURA DE REDE ABERTA: FUNDAMENTOS DA INTERNET Cada rede deve ser independente e não deve precisar de mudanças internas para se conectar à Internet As comunicações devem ser baseadas no "melhor esforço"; se um pacote não chega no destino, então deverá ser retransmitido pela fonte de origem "Caixas pretas" são usadas para conectar as redes (gateways e roteadores). Nenhuma informação sobre os pacotes individuais será retida pelos gateways por onde passam, para maximizar simplicidade Não existe control global no nível de operações A meta final é a conectividade total das redes Todas as plataformas são tratadas da mesma maneira Todos os sistemas operativos são tratados da mesma maneira O sistema é robusto e simples

16 15 TELEFONIA – SACRIFÍCIO NA EFICIÊNCIA DE USO DE LARGURA DE BANDA PARA GARANTIR QoS transmite 8 bits para a cada 125 microsegundos Célula 4 não é usada quando se tem "silêncio" na chamada entre e = 8 125x =64 kbps bits Célula 4 reservada para chamada entre e B1 B2 B4 A2 A3 A4 125 microsegundos Tempo A1 B3 A1B3 A1 B3 A1B3 Sempre se tem uma seqüência de slots de tempo com slots diferentes alocados entre as chamadas Os slots ficam vazios se não existe tráfego na chamada correspondente Boa QoS, pouca eficiência na utilização de banda Síncrono1 ligação de voz = 64 kbps 24 ligações de voz (+ overhead) = 1,544 kbps = T1 30 T1s = 45 Mbps = T3 1 T3 + overhead = SONET STS STS - 1 = STS -3 (155 Mbps)

17 16 O QUE ACONTECE QUANDO ENVIAMOS UM ? SIMPLIFICADO Internet Pedro LAN corporativo Dial-up para ISP João 1.Pedro escreve o destinatário, assunto e mensagem nos campos apresentados na aplicação de 2.Os caracteres são apresentados em código binário, encriptados, e as vezes comprimidos 3.O computador do Pedro estabelece uma "conexão lógica" com o host do e- mail do João 4.Pacotes que contem o endereço da rede de Pedro, o endereço da rede de João, e pedaços da mensagem são criados e enviados 5.Uma série de bits contendo bits para checar erros (error checking) é criada 6.Sinais elétricos são transmitidos 12.A mensagem aparece com o destinatário, assunto e conteúdo nos campos da aplicação de do João 11.Os caracteres são descomprimidos, desencriptados e decodificados 10.O servidor de correio eletrônico ratifica o recebimento da mensagem e fecha a conexão 9.O cabeçário com o endereço da rede é eliminado 8.A série de bits é recebida e checada (error check) 7.Sinais elétricos são recebidos

18 17 ALGUMAS PERGUNTAS TÍPICAS 1.O autor da aplicação de software deve se preocupar com a caracterização elétrica do meio de transmissão? 2.O software estabelecendo a conexão lógica entre quem envia e quem recebe precisa mudar dependendo do método utilizado para checar erros para transmitir os bits? 3.As especificações do meio físico/elétrico devem mudar dependendo da aplicação? O software/arquitetura/ protocolos da rede estão divididos em níveis (camadas ou layers) Os níveis são independentes: –Níveis inferiores provêem serviços e funcionalidade aos níveis superiores –Níveis inferiores são transparentes para os níveis superiores As interações ocorrem entre níveis similares dos diferentes hosts Permite desenvolvimento independente das diferentes peças do "quebra-cabeças" Permite que a implementação de qualquer nível seja mudada sem ter que mudar as outras

19 18 O QUE ACONTECE QUANDO ENVIAMOS UM ? SIMPLIFICADO Internet Pedro LAN corporativo Dial-up para ISP João 1.Pedro escreve o destinatário, assunto e mensagem nos campos apresentados na aplicação de 2.Os caracteres são apresentados em código binário, encriptados, e as vezes comprimidos 3.O computador do Pedro estabelece uma "conexão lógica" com o host do e- mail do João 4.Pacotes que contem o endereço da rede de Pedro, o endereço da rede de João, e pedaços da mensagem são criados e enviados 5.Uma série de bits contendo bits para checar erros (error checking) é criada 6.Sinais elétricos são transmitidos 12.A mensagem aparece com o desti- natário, assunto e conteúdo nos cam- pos da aplicação de do João 11.Os caracteres são descomprimidos, desencriptados e decodificados 10.O servidor de correio eletrônico ratifica o recebimento da mensagem e fecha a conexão 9.O cabeçário com o endereço da rede é eliminado 8.A série de bits é recebida e checada (error check) 7.Sinais elétricos são recebidos Aplicação Transporte Rede Link de dados Física

20 19 NÍVEIS DE PROTOCOLO Provê funções genéricas aos usuários baseadas na rede Aplicação: , tansferência de arquivos, solicitação de arquivos, etc. Presentação: permite a transferência de arquivos entre diferentes formatos Sessão: estabelece e coordena a conexão entre computadores Entrega/ conexão end-to-end Isola níveis superiores da complexidade dos níveis inferiores Garante que os pacotes chegam ao destino, não têm erros, e estão na ordem correta Envia os pacotes ao endereço especificado Transmite pacotes de host a host através de uma rede de comunicações Quebra os dados em pacotes Permite ter transmissão sem erros através de um link Meio físico (hardware) para transportar os sinais: cabo, espectro, satélite, etc. Transmite uma série de bits "crus" através de um link Aplicação Transporte Rede Link de dados Físico

21 20 NÍVEIS DE PROTOCOLO E SEU OBJETIVO *Data over Cable Service Interface Specifications Objetivo Provê funções genéricas aos usuários baseadas na rede Entrega/ conexão end- to-end Isola níveis superiores da complexidade das níveis inferiores Transmite pacotes de host a host através de uma rede de comunicações Permite ter transmissão sem erros através de um link Transmite uma série de bits "crus" através de um link –Estabelecer e terminar conexões –Controle de fluxos –Detectar e corrigir erros –QoS –Endereçamento –Roteamento –Control de congestionamento –QoS –Encadramento (framing) –Detectar e corrigir erros –Controle de fluxos –Estabelecer e terminar conexões –Codificar –Repetir/amplificar –Trasmissão Funções principais Exemplos FTP, SMTP, DNS, SMNP, HTTP, SAP TCP, UDP, SPX IP, protocols de roteamento (BGP), IPX, X-25 PPP, SLIP, SONET, Frame relay, FDDI, token ring RS 232, WDM, X.21, V.54 DOCSIS* Ethernet Aplicação Transporte Rede Link de dados Físico

22 21 O NÍVEL DE REDE Fonte:T.M. Denton Consultants, The Internet, Os pacotes são transportados ao seu destino com a ajuda dos roteadores É o nível de rede quem leva os pacotes ao endereço correto (não é o nível de transporte) Os pacotes geralmente não chegam em ordem, ou podem chegar corrompidos; o nível de transporte resolve este problema

23 22 O NÍVEL DE TRANSPORTE Fonte:T.M. Denton Consultants, The Internet, Conforme os pacotes chegam ao seu destino, TCP calcula a checksum para cada pacote Posteriormente compara essa soma com a que foi enviada no pacote Se as somas não coincidem, TCP elimina o pacote e pede que o pacote original seja retransmitido Quando todos os pacotes são recebidos corretamente pelo computador de destino, TCP os ordena na forma original

24 23 PROTOCOLOS – VÁRIOS PROGRAMAS INTERCONECTANDO COMPUTADORES STICKER Exemplos SNASystem Network Architecture (IBM) DNADigital Network Architecture (DEC) Appletalk SPX/IPSequenced Packet Exchange/ Internet Packet Exchange (Novell) XNSXerox Network Services) TCP/IP Aplicação (host-to-host) Transporte Rede Link de dados Físico Ping, telnet, FTP, SMTP, SNMP, rlogin DNS, TFTP, RIP, OSPF TCPUDPICMP IP, algoritmos de roteamento

25 24 O QUE FAZEM TCP E IP PARA ENVIAR UMA MENSAGEM DO HOST C1 PARA O HOST C2? Aplicação Transporte (TCP) Rede (IP) Link de dados Físico Tempo Cria mensa- gem de C1 para C2 C1 estabelece uma "sessão" com C2 C1 quebra a mensagem em peças ordenadas endereçadas para C2 Verifica que todas as peças chegaram corretamente (pede retransmissão se necessário) Termina a "sessão" Quebra as peças em pacotes e os envia para o endereço de rede de C2 Rotea pacotes de C1 para C2 baseado no best-effort Transmite os frames de dados TCP é um protocolo orientado a conexões IP é um protocolo não orientado a conexões (connectionless, best-effort protocol) SIMPLIFICADO

26 25 PORQUE OS NÍVEIS (LAYERS) SÃO IMPORTANTES? Todos os níveis acima do nível físico estão formados por protocolos, que são por natureza software Não são objetos físicos; são instruções e informação nos cabeçários dos sinais e nas máquinas que lêem os cabeçários e fazem o roteamento para chegar no destino Os níveis são desenvolvidos em um processo aberto e colaborativo por expertos técnicos; a sua aceitação os torna em estándares da indústria Mudanças em algum nível não necessariamente afetam outros níveis (exceto quando esteja desenhado assim no software) Os economics de mudar protocolos são como os economics do software: entre mais sejam usados, mais se tornam em estándares. Quando viram estándar, outros softwares podem ser desenhados para funcionar nesse protocolo

27 26 TCP/IP: PORQUE É TÃO SENSACIONAL (E NEM TANTO)? *Time division multiplexing Porque TCP/IP (e a Internet) conseguiram decolar? Independente da tecnologia das redes Independente do hardware dos computadores host Independente dos sistemas operativos Habilidade de rotear dados entre subredes "Rede de redes" (Network-of- networks) Tolerância de rotas erradas nas subredes Recuperação robusta de falhas Operação robusta Estándares abertos permitem o desenvolvimento de novas aplicações (p.ex., http) Estándares abertos Algumas questões sobre o TCP/IP Desenhado para sobreviver e ser flexível (aplicações múltiplas, sistemas operativos, níveis físicos, e níveis de link de dados), fazendo com que seja o protocolo de comunicações usado ao longo de várias redes Os "melhores esforços" por IP não podem garantir QoS (p.ex., espera máxima) Atualmente, ainda não é adequado para aplicações sensíveis a atrasos –Voz (telefonia) –Video-conferência Migração da base instalada –Infra-estrutura de telefonia/TDM* para IP –IPv4 para IPv6

28 27 SISTEMA GLOBAL ÚNICO DE ENDEREÇAMENTO Número IP Cada computador (host) na Internet está identificado por um número IP Todo número IP é diferente (não é possível ter dois computadores com o mesmo número...) Um número IP é um número binário de 32 bits (32 zeros e uns) Os números IP incluem quatro blocos de números entre 0 e 256, separados por pontos (p.ex., ) Existem endereços (~4,3 bilhões), o que é percebido como insuficiente A seguinte versão (IPv6) terá um espaço de endereçamento muito maior baseado num número binário de 128 bits Domain Name Nomes internacionais (International top level domains).com.net.org.mil.gov.edu Nomes nacionais:.br (Brasil).ar (Argentina).au (Australia) flowers.com flowers

29 28 A REDE INTELIGENTE vs. A REDE LERDA* *The stupid network Bens escasos e caros Voz Comutação por circuitos Controle Baseada em supostos de engenharia (p.ex., duração média das chamadas) Rede só com transporte no meio Pontas inteligentes controladas pelos usuários Abundância – transporte e computação são bens baratos e não escasos O transporte é guiado pelas necessidades dos dados e não pelo desenho da rede A rede inteligente A rede lerda

30 29 WWW – WORLD WIDE WEB The killer application ! A www consiste de uma série de documentos e links É o universo de informação acessível em muitos computadores no mundo inteiro e conectados à Internet Os documentos estão em vários formatos Os documentos que são hipertexto contêm links para outros documentos A navegação é muito simples A www faz a publicação de informação relativamente fácil O modelo da www evita as incompatibilidades dos formatos de dados entre fornecedores e leitor, pois permite a negociação de formato entre um browser inteligente e um server inteligente

31 30 CONVERGÊNCIA E DIVERGÊNCIA Vários serviços (potencialmente sob regimes regulatórios diferentes) poderão ser oferecidos por um mesmo provedor O mesmo serviço poderá ser oferecido por vários provedores (potencialmente sob regimes regulatórios diferentes) Muitas arquiteturas diferentes com muitos pontos de interconexão e acesso ConvergênciaDivergência

32 31 A REGULAÇÃO CIRCA 1995 Consumidores Cabo Computadores – O mundo dos bits – pouca regulamentação TV Telefonia Empresas elétricas ? Regras para utilização do espectro Regras de conteúdo Etc. Rate of return Tarifas Etc. Rate of return Tarifas Etc.

33 32 O DILEMA DO REGULADOR: O MUNDO CIRCA 2001 Consumidores Mundo do conteúdo digital TV e Radiodifusão Empresas telefônicas Empresa de TV a cabo Empresas elétricas ISP

34 33 O QUE É ESPECIAL DA INTERNET? Fonte:UIT O serviço telefônico e a Internet utilizam essencialmente os mesmos cabos O equipamento ligado nesses cabos é diferente: comutação por circuitos A precificação do serviço telefônico está baseada em uso O provedor que termina a chamada recebe um pagamento Países em desenvolvimento geralmente são recebedores de fluxos financeiros A precificação dominante tem sido flat (flat- rate pricing) Quase não existem pagamentos numa base de ponta a ponta Países em desenvolvimento são pagadores pelo transporte de seu tráfego Na maioria dos casos, o fluxo de tráfego é simétrico entre quem origina a chamada e quem recebe a chamada O tráfego gerado pela www é altamente asimétrico, com o fluxo principal indo na direção de quem originou a ligação (e é também ele quem mais valor ganha pela ligação) O serviço telefônico e a Internet utilizam essencialmente os mesmos cabos O equipamento ligado nesse cabos é diferente: comutação por pacotes Tecnologia Tarifação/ precificação Fluxo de tráfego e fluxo de valor Serviço telefônicoInternet

35 34 O QUE É ESPECIAL DA INTERNET? (Cont.) Fonte:UIT Não está centrado nos Estados Unidos Seja pelo número de usuários, websites, ou a direção do tráfego, os Estados Unidos são o principal usuário da Internet Isto tem se refletido nos processos de formação de políticas; as principais decisões tem sido, efetivamente, tomadas nos Estados Unidos Levou 75 anos para chegar a 50 milhões de usuários Em 1999, existiam ao redor de 1500 carriers internacionais Levou 4 anos para chegar a 50 milhões de usuários Em 1999, existiam mais de ISPs Serviço telefônicoInternet Centro principal de uso Velocidade de adoção

36 35 MUDANÇA DE PARADIGMA Passar de transmitir voz através de comutação de circuitos para redes baseadas em comutação de pacotes Separar as aplicações da infra-estrutura –Os usuários se beneficiam imediatamente das inovações (muito freqüentes) em software, em vez de aguardar upgrades na comutação –Habilidade de se beneficiar de economias de escala na periferia da rede Voz será uma forma de dados, em vez de continuar lutando para transmitir dados através de redes otimizadas para transmitir voz Os modelos tradicionais de negócios, regulamentação e política pública começam a ficar ultrapassados Para redes baseadas em IP, implementar novas tecnologias e serviços é mais fácil e o custo é menor A abordagem através da Internet terá maior alcance que qualquer outra rede A abordagem através da Internet atrairá mais entrepreneurship, trazendo uma evolução de serviços mais rápida Voz e vídeo na Internet – a convergência – estão chegando...

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