Prof. Fábio M. Costa fmc@inf.ufg.br www.inf.ufg.br/~fmc/TPR Redes de Computadores Prof. Fábio M. Costa fmc@inf.ufg.br www.inf.ufg.br/~fmc/TPR 1: Introdução

Abordagem Seguida no Curso Tradicional (bottom-up) Abordagem Top-Down Aplicação Transporte Rede Enlace Física Aplicação Transporte Rede Enlace Física 1: Introdução

Livro Texto e Material de Apoio Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet, 2nd. Ed. James F. Kurose & Keith W. Ross Addison-Wesley, 2003 Edição em Português: Redes de Computadores: Uma nova abordagem baseada na Internet Ed. PearsonEducation, 2002 Site de apoio: http://www.awl.com/kurose-ross Slides: http://www.inf.ufg.br/~fmc/TPR 1: Introdução

Parte I: Introdução Objetivo do capítulo: entender o contexto, visão geral, “sentir” o que são redes maior profundidade, detalhes posteriormente no curso abordagem: descritiva uso da Internet como exemplo Resumo: o que é a Internet o que é um protocolo? a borda da rede o núcleo da rede rede de acesso e meio físico desempenho: perda, atraso camadas de protocolos, modelos de serviço backbones, NAPs, ISPs história redes ATM 1: Introdução

O que é a Internet: visão dos componentes Milhões de dispositivos de computação conectados: hosts, sistemas finais workstations de PCs, servidores telefones com PDA’s, torradeiras rodando aplicações de rede Enlaces (canais) de comunicação fibra, cobre, rádio, satélite Roteadores: encaminham pacotes (pedaços) de dados através da rede roteador workstation dispositivo móvel servidor ISP local ISP regional Rede da empresa 1: Introdução

Alguns dispositivos “interessantes” com acesso à Internet Porta-retrato IP http://www.ceiva.com/ Torradeira conectada à WEB com função de previsão de tempo http://dancing-man.com/robin/toasty/ Um minúsculo servidor WEB http://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html 1: Introdução

O que é a Internet: visão dos componentes Protocolos: controlam o envio e recepção de mensagens ex., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP Internet: “rede de redes” livremente hierárquica Internet pública versus intranet privada Padrões Internet RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering Task Force roteador workstation servidor móvel ISP local ISP regional Rede da empresa 1: Introdução

O que é a Internet: visão dos serviços A infra-estrutura de comunicação permite o uso de aplicações distribuídas: WWW, email, jogos, e-comércio, bacos de dados, votações, compartilhamento de arquivos (ex.: MP3) mais? Serviços de comunicação disponibilizados: sem conexões orientado a conexões 1: Introdução

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

O que é um protocolo? um protocolo humano e um protocolo de rede: Oi TCP connection request Oi TCP connection reply. Que horas são? Get http://gaia.cs.umass.edu/index.htm 2:00 <arquivo> tempo P: Apresente outro protocolo humano! 1: Introdução

Uma 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 1: Introdução

A borda da rede: Sistemas finais (hosts): Modelo cliente/servidor rodam programas de aplicação ex.: WWW, email na “extremidade 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-to-peer : interação simétrica entre os hosts ex.: teleconferência, NAPSTER. 1: Introdução

Borda da rede: serviço orientado a conexões serviço TCP [RFC 793] transferência de dados através de um fluxo de bytes ordenados e confiável perda: tratata através de 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. Objetivo: transferência de dados entre hosts. handshaking: inicializa (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 1: Introdução

Borda da rede: serviço sem conexão Aplicações que usam TCP: HTTP (WWW), FTP (transferência de arquivo), Telnet (login remoto), SMTP (email) Aplicações que usam UDP: streaming media, teleconferência, telefonia Internet 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 1: Introdução

Capítulo 1: Roteiro O que é a Internet? A borda da rede O núcleo da rede Acesso à rede e meios físicos Estrutura da Internet e ISPs Atraso e perda em redes de comutação de pacotes Camadas de protocolos, modelos de serviço Histórico 1: Introdução

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

Núcleo da Rede: Comutação de Circuitos Recursos fim a fim são reservados para a chamada. banda do enlace, capacidade dos comutadores recursos dedicados: sem compartilhamento desempenho garantido (como em um circuito físico) necessita estabelecimento de conexão 1: Introdução

Núcleo da Rede: Comutação de Circuitos Recursos da rede (ex., banda) são divididos em “pedaços” pedaços alocados às chamadas o pedaço do recurso fica ocioso se não for usado pelo seu dono (não há compartilhamento) como é feita a divisão da banda de um canal em “pedaços” (multiplexação): divisão de frequência (FDM) divisão de tempo (TDM) 1: Introdução

Comutação de Circuitos: FDM e TDM 4 usuários Exemplo: FDM freqüência tempo TDM freqüencia tempo Two simple multiple access control techniques. Each mobile’s share of the bandwidth is divided into portions for the uplink and the downlink. Also, possibly, out of band signaling. As we will see, used in AMPS, GSM, IS-54/136 1: Introdução

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

Núcleo da Rede: Comutação de Pacotes Ethernet 10 Mbs C A multiplexação estatística 1,5 Mbs B fila de pacotes esperando pelo enlace de saída 45 Mbs D E Comutação de pacotes versus comutação de circuitos: analogia com restaurantes existem outras analogias humanas? 1: Introdução

Núcleo da Rede: Comutação de Pacotes Comutação de pacotes: comportamento de armazenamento e retransmissão (store and forward) Quebra uma mensagem em pedaços menores (pacotes) Store-and-forward: comutador espera a chegada do pacote completo e o encaminha/roteia para o próximo comutador 1: Introdução

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

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

Segmentação de Mensagens Transmissão de mensagens longas como uma única unidade de transmissão store-and-forward da mensagem completa segmentadas em uma série de pacotes transmitidos independentemente pipeline no uso dos componentes da rede! 1: Introdução

Segmentação de Mensagens e Desempenho Sem segmentação: cada mensagem precisa ser armazenada completamente em cada comutador antes de ser retransmitida longa espera em cada comutador Uso seqüencial dos componentes da rede desperdício de recursos 1: Introdução

Segmentação de Mensagens e Desempenho Com segmentação em pacotes: cada componente da rede pode “trabalhar” em paralelo em pacotes diferentes da mensagem Resulta em um menor atraso total de transmissão da mensagem um fator de 3 neste ex.! Ver applet 1: Introdução

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

Redes de Circuitos Virtuais Cada roteador mantém uma tabela de VCs: Uma entrada para cada VC passando por ele Indicando a interface de rede através da qual pacotes de cada VC devem ser encaminhados Cada VC recebe um número único no contexto de um roteador O mesmo VC pode ser identificado através de números diferentes em roteadores (e links) distintos ao longo do caminho Pacotes são identificados pelo número do VC ao qual pertencem 1: Introdução

Redes de Circuitos Virtuais (cont.) Protocolo de sinalização Usado para o estabelecimento de circuitos virtuais Antes que transferência de dados real possa ocorrer application transport network data link physical application transport network data link physical 5. Data flow begins 6. Receive data 4. Call connected 3. Accept call 1. Initiate call 2. incoming call 1: Introdução

Redes de Circuitos Virtuais: Exemplo De A para B A ---- PS1 ---- PS2 ---- B 12 22 32 Tabela de VCs em PS1: Incoming interface Incoming VC # Outgoing Interface Outgoing VC # 1 12 3 22 2 63 18 7 17 97 87 ... 1: Introdução

Redes de Datagrama Rota determinada para cada pacote individual Pacotes podem seguir rotas diferentes Tabela de rotas em cada roteador indica a próxima etapa (hop) no caminho a ser seguida para se chegar a cada destino conhecido com base no endereço de destino endereços organizados de forma hierárquica Ex.: rede + máquina Análogo ao sistema postal 1: Introdução

Redes de Datagrama (cont.) Não é necessário tempo inicial de preparação da conexão Dados começam a ser transmitidos imediatamente application transport network data link physical application transport network data link physical 1. Send data 2. Receive data 1: Introdução

Redes de Datagrama: Exemplo de Tabela de Rotas fmc@zeus:~> netstat -r Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags MSS Window irtt Iface 200.137.197.128 apollo.inf.ufg. 255.255.255.192 UG 40 0 0 eth1 200.137.197.192 artemis.inf.ufg 255.255.255.192 UG 40 0 0 eth1 200.137.197.0 * 255.255.255.192 U 40 0 0 eth1 200.137.197.64 * 255.255.255.192 U 40 0 0 eth0 default ares.inf.ufg.br 0.0.0.0 UG 40 0 0 eth1 fmc@zeus:~> fmc@zeus:~> netstat -nr 200.137.197.128 200.137.197.2 255.255.255.192 UG 40 0 0 eth1 200.137.197.192 200.137.197.6 255.255.255.192 UG 40 0 0 eth1 200.137.197.0 0.0.0.0 255.255.255.192 U 40 0 0 eth1 200.137.197.64 0.0.0.0 255.255.255.192 U 40 0 0 eth0 0.0.0.0 200.137.197.1 0.0.0.0 UG 40 0 0 eth1 1: Introdução

Topologia da Rede Correspondente 200.137.197.128 200.137.197.192 zeus.inf.ufg.br apollo artemis 200.18.197.2 200.18.197.6 eth0 eth1 200.137.197.64 200.137.197.0 UFGNet ares.inf.ufg.br 200.137.197.1 1: Introdução

Taxonomia de Redes de Computadores Telecomunicações Redes de Comutação de Circuitos FDM TDM Redes de Comutação de Pacotes Redes com VCs Redes de Datagrama O fato de uma rede ser baseada em datagramas não implica em que ela seja orientada a conexões ou sem conexões A Internet oferece ambos os tipos de serviço às aplicações: orientado a conexões (TCP) e sem conexões (UDP) 1: Introdução

Capítulo 1: Roteiro O que é a Internet? A borda da rede O núcleo da rede Acesso à rede e meios físicos Estrutura da Internet e ISPs Atraso e perda em redes de comutação de pacotes Camadas de protocolos, modelos de serviço Histórico 1: Introdução

Acesso à rede 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? 1: Introdução

Acesso residencial: acesso ponto-a-ponto Discado (Dialup) via modem acesso direto ao roteador; até 56Kbps (teoricamente) Inconveniente: não é possível utilizar o telefone ao mesmo tempo RDSI/ISDN: rede digital de serviços integrados: conexão digital de 128Kbps ao roteador. ADSL: asymmetric digital subscriber line até 1 Mbps casa-para-roteador (provedor) 4KHz – 50KHz até 8 Mbps roteador-para-casa 50KHz – 1MHz telefone: 0KHz – 4KHz FDM: Ex.: Serviço Turbo® da Brasil Telecom 1: Introdução

Acesso residencial: cable modems HFC: hybrid fiber coax assimétrico: até 10Mbps subida (upstream), 1 Mbps descida (downstream) rede de cabos e fibra conectam as residências ao roteador do ISP acesso compartilhado ao roteador pelas residências questões: congestionamento, dimensionamento implantação: disponível através de empresas de TV a cabo, ex.: AJATO (TVA) e VIRTUA (Net) Aproveita a infra-estrutura das redes de TV a cabo 1: Introdução

Acesso residencial: cable modems Diagram: http://www.cabledatacomnews.com/cmic/diagram.html 1: Introdução

Arquitetura de redes de TV a cabo: Visão geral Tipicamente: 500 a 5.000 casas cable headend casa rede de distribuição via cabo (simplificada) 1: Introdução

Arquitetura de redes de TV a cabo: Visão geral cable headend casa rede de distribuição via cabo (simplificada) 1: Introdução

Arquitetura de redes de TV a cabo: Visão geral servidores cable headend casa rede de distribuição via cabo (simplificada) 1: Introdução

Arquitetura de redes de TV a cabo: Visão geral FDM: Canais V I D E O A T C N R L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 cable headend casa rede de distribuição via cabo 1: Introdução

Acesso institucional: rede local rede local (LAN - Local Area Network) da empresa/univ. conecta sistemas finais ao roteador de borda Ethernet: cabos compartilhados ou dedicados conectam o sistema final ao roteador 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet, 10Gbit Ethernet instalação: instituições, brevemente nas residências LANs: serão vistas no Cap. 5. 1: Introdução

Redes de acesso sem fio (wireless) rede de acesso compartilhado sem fio conecta o sistema final ao roteador LANs sem fio: ondas de rádio substituem os fios 802.11b (WiFi): 11Mbps acesso sem fio com maior cobertura GPRS: acesso sem fio ao roteador do ISP através da rede celular 2,5G 3G ~ 384Kbps (2Mbps???) WAP (Wireless Application Protocol) estação base hosts móveis roteador 1: Introdução

Redes locais residenciais Componentes típicos de uma rede local residencial: moden ADSL ou cable modem roteador/firewall Ethernet ponto de acesso para a rede sem fio (wireless) wireless laptops de/para o cable headend cable modem roteador/ firewall wireless access point Ethernet (switched) 1: Introdução

Meios Físicos Par Trançado (TP - Twisted Pair) dois fios de cobre isolados Categoria 3: fios tradicionais de telefonia, 10 Mbps Ethernet Categoria 5 TP: 100Mbps Ethernet 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 (através do ar), ex. rádio 1: Introdução

Meios físicos: cabo coaxial, fibra fio (transporta o sinal) dentro de outro fio (blindagem) banda básica (baseband): canal único no cabo banda larga (broadband): múltiplos canais num cabo bidirecional uso comum em Ethernet 10Mbs Cabo de fibra óptica: fibra de vidro transporta pulsos de luz opera em alta velocidade: Ethernet 100Mbps transmissão ponto a ponto de alta velocidade (ex., 10 Gbps) baixa taxa de erros 1: Introdução

Meios físicos: rádio Tipos de enlaces de rádio: microondas ex.: canais de até 45 Mbps LAN (ex., IEEE 802.11b) 2Mbps, 11Mbps longa distância (ex., celular) ex. CDPD, 10’s Kbps satélite canal de até 50Mbps (ou múltiplos canais menores) atraso fim a fim de 270 mseg geosíncrono versus LEOS (low earth orbit satellites) sinal transportado em ondas eletromagnéticas não há “fio” físico bidirecional efeitos do ambiente de propagação: reflexão obstrução por objetos interferência 1: Introdução

Capítulo 1: Roteiro O que é a Internet? A borda da rede O núcleo da rede Acesso à rede e meios físicos Estrutura da Internet e ISPs Atraso e perda em redes de comutação de pacotes Camadas de protocolos, modelos de serviço Histórico 1: Introdução

Estrutura da Internet: rede de redes quase hierárquica provedores de backbones nacionais/internacionais (NBPs) ex. Embratel, Banco Rural, Global One interconecta com cada um dos outros de forma privada, ou em pontos de troca de tráfego públicos (PTTs) ISPs regionais conectam a NBPs ISP local, empresa conecta a um ISP regional ISP local ISP regional NBP B PTT PTT NBP A ISP regional ISP local 1: Introdução

Estrutura da Internet: rede de redes no centro da rede: ISPs da camada/nível 1 ex.: Embratel, RNP cobertura nacional / internacional treat each other as equals NAP Interconexão entre provedores de nível 1 através de pontos de acesso à rede públicos (NAPs ou PTTs) Tier 1 ISP Interconexão privada entre provedores do nível (tier) 1 Tier 1 ISP Tier 1 ISP 1: Introdução

Provedor de Backbone Nacional ex. Embratel http://www.embratel.net.br/internet/index.html 1: Introdução

Provedor de Backbone Nacional ex. RNP http://www.rnp.br/backbone/ 1: Introdução

Estrutura da Internet: rede de redes ISPs do nível 2: menores (freqüentemente regionais) Conectam-se a um ou mais ISPs do nível 1 e, possivelmente, a outros ISPs de nível 2 ISPs de nível 2 também podem se conectar uns com os outros de maneira privada ou via NAPs Tier-2 ISP ISP do nível 2 paga a um ISP de nível 1 pela conexão ao resto da Internet ISPs do nível 2 são clientes dos ISPs de nível 1 Tier 1 ISP NAP Tier 1 ISP Tier 1 ISP 1: Introdução

Estrutura da Internet: rede de redes ISPs de nível 3 e ISPs locais rede de acesso, mais próxima dos sistemas finais (hosts) local ISP Tier 3 ISPs de nível 3 e ISPs locais são clientes de ISPs de nível mais alto, através dos quais eles se conectam ao resto da Internet Tier-2 ISP Tier 1 ISP NAP Tier 1 ISP Tier 1 ISP 1: Introdução

Estrutura da Internet: rede de redes Um pacote passa através de várias redes! local ISP Tier 3 ISP local ISP local ISP local ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP NAP Tier 1 ISP Tier 1 ISP local ISP local ISP local ISP local ISP 1: Introdução

Capítulo 1: Roteiro O que é a Internet? A borda da rede O núcleo da rede Acesso à rede e meios físicos Estrutura da Internet e ISPs Atraso e perda em redes de comutação de pacotes Camadas de protocolos, modelos de serviço Histórico 1: Introdução

Atraso em redes comutadas por pacotes os pacotes experimentam atraso no caminho fim a fim quatro fontes de atraso em cada etapa (roteador) Processamento no nó: verificação de bits com erro identif. do enlace de saída Enfileiramento: tempo de espera no enlace de saída até a transmissão depende do nível de congestionamento do roteador A B propagação transmissão processamento no nó enfileiramento 1: Introdução

Atraso em redes comutadas por pacotes Atraso de transmissão: R=largura de banda do enlace (bps) L=compr. do pacote (bits) tempo para enviar os bits no enlace = L/R Atraso de propagação: d = compr. do enlace s = velocidade de propagação no meio (~2x108 m/seg) atraso de propagação = d/s Nota: s e R são valores muito diferentes! A B propagação transmissão processamento no nó enfileiramento 1: Introdução

Atraso fim-a-fim Atraso em um nó dnodal = dproc + dqueue + dtrans + dprop Atraso fim-a-fim dtotal = N(dproc + dtrans + dprop) assumindo que o atraso de enfileiramento é desprezível (rede sem congestionamento) pacote passa por N-1 roteadores intermediários 1: Introdução

Atraso de transmissão versus Atraso de propagação Transmissão: quanto tempo se gasta para o transmissor colocar todos os bits no meio depende da taxa de transmissão do enlace e do tamanho do pacote Propagação: quanto tempo um bit demora para chegar ao outro lado do enlace depende da distância entre origem e destino P: Qual dos dois será o fator dominante? Analisar duas situações especiais: pacotes muito longos e enlaces de curta distância pacotes curtos e enlaces de longa distância 1: Introdução

Atraso de transmissão versus Atraso de propagação pacotes muito longos e enlaces de curta distância: atraso de transmissão domina pacotes curtos e enlaces de longa distância: atraso de propagação domina A B A B 1: Introdução

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

Perda de pacotes Na realidade: filas dos roteadores têm tamanho limitado O que acontece quando um pacote chega a um roteador cuja fila está cheia? O pacote é descartado (i.e., perdido)! Taxa de perda de pacotes aumenta à medida que a intensidade do tráfego (La/R) aumenta pacotes perdidos devem ser retransmitidos Medida de desempenho da rede (juntamente com o atraso) 1: Introdução

Atrasos e Rotas na Internet Como se mostram os atrasos e perdas na Internet? Programa Traceroute : realiza medidas de atraso da origem para cada roteador ao longo do caminho até o destino na Internet. Para todo i: envia três pacotes que chegarão ao roteador j no caminho em direção ao destino (i.e., três experimentos distintos) roteador j retornará pacotes de resposta à origem origem mede o intervalo de tempo entre a transmissão dos pacotes e a recepção das respostas 3 probes 3 probes 3 probes Introduction

Atrasos e Rotas na Internet Experimentar com o programa traceroute N-1 roteadores intermediários origem envia N pacotes especiais de “sondagem” ao receber o n-ésimo pacote, o n-ésimo roteador suprime o pacote e envia uma mensagem de volta para a origem ao receber tal mensagem, a origem registra: o tempo gasto entre o envio do n-ésimo pacote a recepção da respectiva resposta – atraso de ida-e-volta para o n-ésimo roteador nome e endereço do n-ésimo roteador origem reconstrói a rota até o destino http://www.traceroute.org 1: Introdução

traceroute: exemplo traceroute: gaia.cs.umass.edu para www.eurecom.fr Três medidas distintas 1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms 8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms 10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms 16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms enlace trans- oceânico * significa sem resp. (pcte. perdido, roteador não responde) 1: Introdução

Capítulo 1: Roteiro O que é a Internet? A borda da rede O núcleo da rede Acesso à rede e meios físicos Estrutura da Internet e ISPs Atraso e perda em redes de comutação de pacotes Camadas de protocolos, modelos de serviço Histórico 1: Introdução

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

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

Organização de uma viagem aérea: uma visão diferente bilhete (compra) bagagem (check in) portão (embarque) decolagem roteamento do avião bilhete (reclamação) bagagem (recup.) portão (desembarque) aterrissagem Camadas: cada camada implementa um serviço através de ações internas à camada depende dos serviços providos pela camada inferior 1: Introdução

Viagem aérea em camadas: serviços Transporte balcão a balcão de pessoas+bagagens transporte de bagagens transferência de pessoas: entre portões transporte do avião de pista a pista roteamento do avião da origem ao destino 1: Introdução

Implementação distribuída da funcionalidade das camadas bilhete (compra) bagagem (check in) portão (embarque) subida roteamento do avião bilhete (reclamação) bagagem (recup.) portão (desembarque) aterrissagem roteamento do avião aeroporto de saída aeroporto de chegada localidades intermediárias de tráfego aéreo roteam. aviões roteam. aviões roteam. aviões 1: Introdução

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? 1: Introdução

Pilha de protocolos Internet aplicação: dá suporte a aplicações de rede ftp, smtp, http transporte: transferência de dados host-a-host tcp, udp rede: roteamento de datagramas da origem até o destino ip, protocolos de roteamento enlace: transferência de dados entre elementos de rede vizinhos ppp, ethernet física: bits “no fio” aplicação transporte rede enlace física 1: Introdução

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

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

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

Camadas de protocolos e dados Cada camada recebe dados da camada superior adiciona informação no cabeçalho para criar uma nova unidade de dados (encapsulamento) passa a nova unidade de dados para a camada inferior no destino: operação inversa: desencapsula a unidade de dados e a repassa para a camada acima fonte destino aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física M H t r e mensagem M H t r e segmento datagrama quadro 1: Introdução

Capítulo 1: Roteiro O que é a Internet? A borda da rede O núcleo da rede Acesso à rede e meios físicos Estrutura da Internet e ISPs Atraso e perda em redes de comutação de pacotes Camadas de protocolos, modelos de serviço Histórico 1: Introdução

História da Internet 1961-1972: Princípios iniciais de comutação de pacotes 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 Reearch Projects Agency) 1969: entra em operação o primeiro nó da ARPAnet 1972: demonstração pública da ARPAnet NCP (Network Control Protocol) primeiro protocolo host-host primeiro programa de e-mail ARPAnet com 15 nós 1: Introdução

História da Internet 1972-1980: Interconexão de redes novas e proprietárias 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 das redes ATM) 1979: ARPAnet tem 200 nós Princípios de interconexão de Cerf e 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 1: Introdução

História da Internet 1980-1990: novos protocolos, proliferação de redes 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 conferederação de redes 1: Introdução

História da Internet Anos 90: comercialização, a WWW início dos anos 90: ARPAnet desativada 1991: NSF remove restrições ao uso comercial da NSFnet (desativada em 1995) início dos anos 90 : WWW hypertexto [Bush 1945, Nelson 1960’s] HTML, http: Berners-Lee 1994: Mosaic, posteriormente Netscape fim dos anos 90: comercialização da Web 1996: criação do projeto INTERNET2 Final dos anos 90: mais “killer applications”: instant messaging, peer2peer (ex.: Napster) importância de segurança na rede est. mais de 50 milhões de computadores na Internet; mais de 100 milhões de usuários enlaces de backbone operando a Gbps 1: Introdução

Internet/BR RNP teve início em 1989. Aberta para uso comercial em 1994 Posição absoluta, janeiro/03: Número de hosts: 2.237.527 9o do Mundo 3o das Américas 1o da América do Sul fonte: Network Wizards, 2003 19.700.000 de Internautas em Dez/2002 (fonte: Nielsen-NetRatings) Mais informações: Comitê Gestor da Internet/BR http://www.cg.org.br 1: Introdução

Número de Internautas VEJA, 5/4/2000 1: Introdução

Capítulo 1: Resumo Foi coberta uma tonelada de material! visão geral da Internet o que é um protocolo? borda da rede, núcleo, rede de acesso desempenho: perda, atraso camadas e modelos de serviço backbones, PTTs, ISPs história Esperamos que agora você possua: contexto, visão geral, “sentimento” do que sejam redes maior profundidade, detalhes posteriormente no curso 1: Introdução