1: Introdução 1

SOR

Prof. João Marcelo Moraes

marcelomfwatt@gmail.com

www.marcelomf.xpg.com.br

1: Introdução 2

Livro-Texto:

REDES DE COMPUTADORES E A INTERNET UMA ABORDAGEM TOP-DOWN 3ª EdiçãoJames F. Kurose e Keith W. RossCopyright: 2006656 páginas - ISBN: 8588639181Preço normal: R$ 120,50Preço c/ desconto de 10%: R$ 108,45 (1/06)http://www.pearson.com.br/

1: Introdução 3

Conteúdo Programático

Redes 1:1. Redes de Computadores e a Internet2. Camada de Aplicação3. Camada de Transporte

Redes 2:4. Camada de Rede5. Camada de Enlace e Redes Locais6. Redes Sem Fio (Wireless) e Móveis7. Multimídia em Redes8. Segurança em Redes9. Gerenciamentos de Redes

1: Introdução 4

CalendárioFEVEREIRO MARÇO

D S T Q Q S S D S T Q Q S S1 2 3 4 1 2 3 4

5 6 7 8 9 10 11 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 16 17 18 12 13 14 15 16 17 1819 20 21 22 23 24 25 19 20 21 22 23 24 25 1ª Av.26 27 28 26 27 28 29 30 31

ABRIL MAIOD S T Q Q S S D S T Q Q S S

1 1 2 3 4 5 62 3 4 5 6 7 8 7 8 9 10 11 12 139 10 11 12 13 14 15 14 15 16 17 18 19 20

16 17 18 19 20 21 22 21 22 23 24 25 26 2723 24 25 26 27 28 29 2ª Av. 28 29 30 31 SBRC30

JUNHOD S T Q Q S S

1 2 34 5 6 7 8 9 10 3ª Av.

11 12 13 14 15 16 1718 19 20 21 22 23 24 Final25 26 27 28 29 30

1: Introdução 5

Parte I: IntroduçãoObjetivo do capítulo: entender o contexto,

visão geral, “sacar” 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 (periferia) da rede o núcleo da rede redes de acesso e meios

físico ISPs e backbones da Internet desempenho: atraso e perda camadas de protocolos,

modelos de serviço história

1: Introdução 6

Roteiro do Capítulo 1

1.1 O Que é a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet1.3 O Núcleo da Rede1.4 Redes de acesso e meios físicos1.5 ISPs e backbones da Internet1.6 Atraso e perda em redes de comutação de

pacotes1.7 Camadas de protocolos e seus modelos de

serviços1.8 História das redes de computadores e da

Internet

1: Introdução 7

O que é a Internet: visão dos componentes

milhões de dispositivos de computação conectados: hospedeiros (hosts) = sistemas finais

rodando aplicações de rede enlaces (links) de comunicação

fibra, cobre, rádio, satélite Taxa de transmissão = largura

de banda (bandwidth) Roteadores (comutadores de

pacotes): encaminham pacotes (pedaços) de dados através da rede

Provedores de serviço Internet - ISP (Internet Service Providers)

ISP local

Rede daempresa

ISP regional

roteador

servidormóvel

estação de trabalho

1: Introdução 8

Aparelhos internet interessantes

O menor servidor Web do mundohttp://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html

Porta retratos IPhttp://www.ceiva.com/

Tostadeira habilitada para a Web + Previsão do tempohttp://news.bbc.co.uk/1/low/sci/tech/1264205.stm

Redes de Sensores!

1: Introdução 9

Embedded Networked Sensing

• Micro-sensors, on-board processing, wireless interfaces feasible at very small scale--can monitor phenomena “up close”

• Enables spatially and temporally dense environmental monitoring

Embedded Networked Sensing will reveal previously unobservable phenomena

Contaminant TransportEcosystems, Biocomplexity

Marine Microorganisms Seismic Structure Response

1: Introdução 10

O que é a Internet: visão dos componentes protocolos: controlam o

envio e o recebimento 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 www.ietf.org

ISP local

Rede daempresa

ISP regional

roteadorestação de trabalho

servidormóvel

1: Introdução 11

O que é a Internet: visão dos serviços a infra-estrutura de

comunicação permite o uso de aplicações distribuídas: Navegação Web, correio

eletrônico, jogos, comércio eletrônico, compartilhamento de arquivos (MP3)

serviços de comunicação disponibilizados: não orientado a conexões e

não confiável orientado a conexões e

confiável

1: Introdução 12

O que é um protocolo?protocolos humanos: “que horas são?” “tenho uma dúvida” apresentações

… msgs específicas são enviadas

… 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, ordem das msgs enviadas e recebidas pelas entidades da rede, e ações tomadas quando da transmissão ou

recepção de msgs

1: Introdução 13

O que é um protocolo?um protocolo humano e um protocolo de rede:

P: Apresente outro protocolo humano!

Oi

Oi

Que horassão, por favor?

2:00

sol. conexão TCP

resposta deconexão TCPGet http://gaia.cs.umass.edu/index.htm

<arquivo>tempo

1: Introdução 14

Roteiro do Capítulo 1

1.1 O Que é a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet1.3 O Núcleo da Rede1.4 Redes de acesso e meios físicos1.5 ISPs e backbones da Internet1.6 Atraso e perda em redes de comutação de

pacotes1.7 Camadas de protocolos e seus modelos de

serviços1.8 História das redes de computadores e da

Internet

1: Introdução 15

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 16

A borda da rede: Sistemas finais (hosts):

rodam programas de aplicação ex., WWW, email na “borda da rede”

modelo cliente/servidor o host cliente faz os pedidos,

são atendidos pelos servidores ex., cliente Web (browser)/

servidor; cliente/servidor de e-mail

modelo peer-peer: uso mínimo (ou nenhum) de

servidores dedicados ex.: Gnutella, KaZaA

1: Introdução 17

Borda da rede: serviço orientado para conexãoObjetivo: transferência de

dados entre sistemas finais.

Apresentação: inicialização (prepara para) a transf. de dados Alô, alô protocolo humano inicializa o “estado” em dois

hosts que desejam se comunicar

TCP – Protocolo de Controle de Transmissão serviço orientado a conexão

da Internet

serviço TCP [RFC 793] transferência de dados através

de um fluxo (corrente) de bytes ordenados e confiável perda: 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.

1: Introdução 18

Borda da rede: serviço não orientado para conexão

Objetivo: transferência de dados entre sistemas finais mesmo que antes!

UDP – Protocolo de Datagrama do Usuário [RFC 768]: serviço sem conexão transferência de

dados não confiável não controla o fluxo nem

congestionamento

Aplicações que usam TCP:

HTTP (Web), FTP (transferência de arquivos), Telnet (login remoto), SMTP (correio eletrônico)

Aplicações que usam UDP:

multimídia, videoconferência, telefone por Internet

1: Introdução 19

Roteiro do Capítulo 1

1.1 O Que é a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet1.3 O Núcleo da Rede1.4 Redes de acesso e meios físicos1.5 ISPs e backbones da Internet1.6 Atraso e perda em redes de comutação de

pacotes1.7 Camadas de protocolos e seus modelos de

serviços1.8 História das redes de computadores e da

Internet

1: Introdução 20

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 (Não é usada em Redes de Computadores!!!)

comutação de pacotes: os dados são enviados através da rede em pedaços discretos.

1: Introdução 21

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 tipo circuito (garantido)

necessita estabelecimento de conexão

1: Introdução 22

Núcleo da Rede: Comutação de Circuitos recursos da rede

(ex., largura de 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 freqüência divisão de tempo

1: Introdução 23

Comutação de Circuitos: FDM e TDM

FDM

freqüência

tempo

TDM

freqüência

tempo

4 usuários

Exemplo:

1: Introdução 24

Exemplo numérico

Quanto tempo leva para enviar um arquivo de 640kbits de um host A para um host B através de uma rede de comutação de circuitos? Todos os enlaces são de 2,048 (1,536) Mbps Cada enlace usa TDM com 32 (24) slots

(compartimentos) 500 mseg para estabelecer um circuito fim-

a-fim

Calcule!

1: Introdução 25

Núcleo da Rede: Comutação de Pacotes

Cada fluxo de dados fim a fim é dividido em pacotes

pacotes dos usuários A, B compartilham os recursos da rede

cada pacote usa toda a banda do canal

recursos são usados quando necessário,

Disputa por recursos: a demanda total pelos

recursos pode superar a quantidade disponível

congestionamento: pacotes são enfileirados, esperam para usar o enlace

armazena e reenvia (store and forward): pacotes se deslocam uma etapa por vez transmite num enlace espera a vez no próximo

Divisão da banda em “pedaços”Alocação dedicada

Reserva de recursos

1: Introdução 26

Comutação de Pacotes: Multiplexação Estatística

A seqüência de pacotes A & B não possui um padrão constante multiplexação estatística

Em TDM cada hospedeiro utiliza o mesmo compartimento (slot) em cada um dos quadros TDM.

A

B

CEthernet 10 Mbps

2 Mbps

34 Mbps

D E

multiplexação estatística

fila de pacotesesperando a vez

no enlace de saída

1: Introdução 27

Comutação de pacotes versus comutação de circuitos

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

A comutação de pacotes permite que mais usuários usem a rede!

N usuários

Enlace de1 Mbps

1: Introdução 28

Comutação de pacotes versus comutação de circuitos

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. 7)

A comutação de pacotes ganha de lavagem?

1: Introdução 29

Comutação de Pacotes: armazena-e-reenvia

Leva L/R segundos para transmitir um pacote de L bits em um canal de R bps

Todo o pacote deve chegar ao roteador antes que possa ser transmitido no próximo canal: armazena e reenvia

atraso = 3L/R

Exemplo: L = 7,5 Mbits R = 1,5 Mbps atraso = 15 seg

R R RL

1: Introdução 30

Comutação de pacotes: Segmentação de mensagens

Quebre agora a mensagem em 5.000 pacotes

Cada pacote com 1.500 bits 1 mseg para transmitir um pacote em um canal Paralelismo (pipelining): cada canal funciona em paralelo Atraso reduzido de 15 seg para 5,002 seg

1: Introdução 31

Redes de comutação de pacotes: repasse (forwarding) Objetivo: mover pacotes entre roteadores da

origem até o destino serão estudados diversos algoritmos de escolha de

caminhos (capítulo 4) redes datagrama:

o endereço do destino determina a 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), marca determina próxima etapa caminho fixo determinado no estabelecimento da

chamada, permanece fixo durante a chamada os roteadores mantêm estados para cada chamada

1: Introdução 32

Circuitos Virtuais

1: Introdução 33

Comutaçãode

Circuitos

Comutaçãode

Mensagens

Comutaçãode

Pacotes

1: Introdução 34

Taxonomia de Redes

Redes deTelecomunicações

Redes de comuta-ção de circuitos

FDM TDM

Redes de comuta-ção de pacotes

Redesde CVs

Redes dedatagramas

• Uma rede Datagrama não é orientada ou não para conexão. •A Internet provê tanto serviços orientados a conexão (TCP) quanto não-orientados a conexão (UDP) para as aplicações.