Serviços de Acesso à Internet vs. Serviços de Telecomunicações Copyright 2001 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

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

AGORA E ANTIGAMENTE Agora... Antigamente... INIT AGORA E ANTIGAMENTE Agora... Antigamente... 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 Aplicação na Internet Corréio eletrônico (e-mail) 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 * Electronic funds transfer at point of sale Fonte: UIT

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

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

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

O QUE É A INTERNET? Network of networks INIT O QUE É A INTERNET? Network of networks 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

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

A REDE TELEFÔNICA vs. A INTERNET INIT A REDE TELEFÔNICA vs. A INTERNET A rede telefônica pública 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 Fonte: UIT

REDES COMUTADAS POR PACOTES E POR CIRCUITOS INIT REDES COMUTADAS POR PACOTES E POR CIRCUITOS Exemplos Comentários Redes com circuitos virtuais Networks with virtual circuits X.25 Orientado a suportar conexões Comutação por pacotes Redes datagram TCP/IP 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 Redes de comunicação Comutação por circuitos Redes telefônicas (STFC) Baseado em conexões Os recursos para uma sessão dada são alocados durante a duração completa da sessão * UDP = User Datagram Protocol

A COMUTAÇÃO POR PACOTES É ANÁLOGA A UM SISTEMA DE RUAS INIT A COMUTAÇÃO POR PACOTES É ANÁLOGA A UM SISTEMA DE RUAS 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) Fonte: T.M. Denton Consultants, The Internet, www.tmdenton.com/internet.htm

REDES TELEFÔNICAS VS. REDES IP (DATAGRAM) INIT REDES TELEFÔNICAS VS. REDES IP (DATAGRAM) Rede telefônica 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 A B

REDES TELEFÔNICAS VS. REDES IP (DATAGRAM) INIT REDES TELEFÔNICAS VS. REDES IP (DATAGRAM) Rede IP (datagram) 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 Aonde envio pacotes ende-reçados a B? A tabela de roteamento diz "envia a R3" R2 A R1 R5 R3 Endereço B Dados B Aonde envio pacotes ende-reçados a B? R4 R6 A tabela de roteamento diz "envia a R3"

A DIFERENCIAÇÃO DE PERFORMANCE DA REDE É MUITO DIFÍCIL Public Internet ATM T1 X.25 56 kbs DS 3 28.8 kbs Roteador Roteador Frame relay 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. Pouco controle na performance associada a qualquer transmissão dada

ARQUITETURA DE REDE ABERTA: FUNDAMENTOS DA INTERNET INIT 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

INIT TELEFONIA – SACRIFÍCIO NA EFICIÊNCIA DE USO DE LARGURA DE BANDA PARA GARANTIR QoS Tempo 125 microsegundos transmite 8 bits para a cada 125 microsegundos Célula 4 não é usada quando se tem "silêncio" na chamada entre e A1 A1 8 A2 A3 A4 B1 B2 B4 B3 = 64 kbps = 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 -6 125x10 B3 8 bits Célula 4 reservada para chamada entre e A1 B3 A1 B3 Síncrono 1 ligação de voz = 64 kbps 24 ligações de voz (+ overhead) = 1,544 kbps = T1 30 T1s = 45 Mbps = T3 1 T3 + overhead = SONET STS - 1 3 STS - 1 = STS -3 (155 Mbps) 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

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

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

NÍVEIS DE PROTOCOLO Aplicação Transporte Rede Link de dados Físico INIT NÍVEIS DE PROTOCOLO Provê funções genéricas aos usuários baseadas na rede Aplicação: e-mail, tansferência de arquivos, solicitação de arquivos, etc. Presentação: permite a transferência de arquivos entre diferentes formatos Sessão: estabelece e coordena a conexão entre computadores Aplicação 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 Transporte Envia os pacotes ao endereço especificado Transmite pacotes de host a host através de uma rede de comunicações Rede Link de dados 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 Físico

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

INIT O NÍVEL DE REDE 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 Fonte: T.M. Denton Consultants, The Internet, www.tmdenton.com/internet.htm

INIT O NÍVEL DE TRANSPORTE 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 Fonte: T.M. Denton Consultants, The Internet, www.tmdenton.com/internet.htm

PROTOCOLOS – VÁRIOS PROGRAMAS INTERCONECTANDO COMPUTADORES INIT PROTOCOLOS – VÁRIOS PROGRAMAS INTERCONECTANDO COMPUTADORES STICKER Exemplos SNA System Network Architecture (IBM) DNA Digital Network Architecture (DEC) Appletalk SPX/IP Sequenced Packet Exchange/ Internet Packet Exchange (Novell) XNS Xerox Network Services) TCP/IP Ping, telnet, FTP, SMTP, SNMP, rlogin Aplicação (host-to-host) DNS, TFTP, RIP, OSPF TCP UDP ICMP Transporte IP, algoritmos de roteamento Rede Link de dados Físico

INIT O QUE FAZEM TCP E IP PARA ENVIAR UMA MENSAGEM DO HOST C1 PARA O HOST C2? SIMPLIFICADO Tempo Aplicação Cria mensa-gem de C1 para C2 Transporte (TCP) 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" Rede (IP) 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 Link de dados Transmite os frames de dados Físico TCP é um protocolo orientado a conexões IP é um protocolo não orientado a conexões (connectionless, best-effort protocol)

PORQUE OS NÍVEIS (LAYERS) SÃO IMPORTANTES? INIT 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

TCP/IP: PORQUE É TÃO SENSACIONAL (E NEM TANTO)? INIT TCP/IP: PORQUE É TÃO SENSACIONAL (E NEM TANTO)? Porque TCP/IP (e a Internet) conseguiram decolar? Algumas questões sobre o TCP/IP Independente da tecnologia das redes Independente do hardware dos computadores host Independente dos sistemas operativos Habilidade de rotear dados entre subredes 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 "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 * Time division multiplexing

SISTEMA GLOBAL ÚNICO DE ENDEREÇAMENTO INIT SISTEMA GLOBAL ÚNICO DE ENDEREÇAMENTO Número IP Domain Name 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., 256.54.106.453) Existem 2564 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 Nomes internacionais (International top level domains) .com .net .org .mil .gov .edu Nomes nacionais: .br (Brasil) .ar (Argentina) .au (Australia) ... 192.18.13.1 1-800-356-9377 flowers.com 1-800-flowers

A REDE INTELIGENTE vs. A REDE LERDA* INIT A REDE INTELIGENTE vs. A REDE LERDA* A rede lerda A rede inteligente 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 * The stupid network

The killer application ! INIT WWW – WORLD WIDE WEB 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 The killer application !

CONVERGÊNCIA E DIVERGÊNCIA INIT CONVERGÊNCIA E DIVERGÊNCIA Convergência 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) Divergência Muitas arquiteturas diferentes com muitos pontos de interconexão e acesso

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

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

O QUE É ESPECIAL DA INTERNET? INIT O QUE É ESPECIAL DA INTERNET? Serviço telefônico Internet Tecnologia O serviço telefônico e a Internet utilizam essencialmente os mesmos cabos O equipamento ligado nesses cabos é diferente: comutação por circuitos O serviço telefônico e a Internet utilizam essencialmente os mesmos cabos O equipamento ligado nesse cabos é diferente: comutação por pacotes Tarifação/ precificação 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 Fluxo de tráfego e fluxo de valor 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) Fonte: UIT

O QUE É ESPECIAL DA INTERNET? (Cont.) INIT O QUE É ESPECIAL DA INTERNET? (Cont.) Serviço telefônico Internet Centro principal de uso 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 Velocidade de adoção 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 17.000 ISPs Fonte: UIT

INIT 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...

INIT