Parte I: Introduo

1: Introduo1Redes de Computadores e a InternetProf. Jos Augusto Suruagy Monteirosuruagy@cin.ufpe.brwww.cin.ufpe.br/~suruagy/cursos11: Introduo2Livro-Texto:REDES DE COMPUTADORES E A INTERNET 6 EdioJames F. Kurose e Keith W. RossCopyright: 2014656 pginas - ISBN: 9788581436777

http://www.pearson.com.br/

21: Introduo3ContedoRedes de Computadores e a InternetCamada de AplicaoCamada de TransporteCamada de RedeCamada de Enlace: Enlace, Redes de Acesso e Redes LocaisRedes Sem Fio (Wireless) e MveisRedes MultimdiaSegurana em RedesGerenciamentos de Redes31: Introduo4Captulo I: IntroduoObjetivo do captulo: entender o contexto, viso geral, sacar o que so redesmaior profundidade, detalhes posteriormente no cursoabordagem:uso da Internet como exemplo

Resumo:o que a Interneto que um protocolo?a borda (periferia) da rede: hosts, rede de acesso, meio fsicoo ncleo da rede: comutao de pacote/circuito. Estrutura da Internetdesempenho: atraso, perda e vazoseguranacamadas de protocolos, modelos de serviohistria41: IntroduoRoteiro do Captulo 11.1 O Que a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet1.3 O Ncleo da Rede1.4 Atraso, perda e vazo em redes de comutao de pacotes1.5 Camadas de protocolos e seus modelos de servios1.6 Redes sob ameaa1.7 Histria das redes de computadores e da Internet551: Introduo6O que a Internet: viso dos componentesmilhes de dispositivos de computao conectados: hospedeiros (hosts) = sistemas finaisrodando aplicaes de redeenlaces (links) de comunicaofibra, cobre, rdio, satliteTaxa de transmisso = largura de banda (bandwidth)Roteadores (comutadores de pacotes): encaminham pacotes (pedaos de dados)Roteadores e switches

smartphonePCservidorLaptop sem fio

enlacescabeadosenlacessem fio

roteador6Falar de cada um dos componentes: PC Servidor Laptop sem fio Celular Pontos de acesso Enlaces cabeados Roteadores

Aparelhos internet interessantes1: Introduo7

Porta retratos IPhttp://www.ceiva.com/Tostadeira habilitada para a Web + Previso do tempoTelefones Internet

GeladeiraInternet

Slingbox: watch,control cable TV remotely

Tweet-a-watt: monitor energy use71: Introduo1-8

Aplicaes PopularesNavegaoCorreioMensagens InstantneasCompartilhamento de ArquivosJogos em redeVoz e VdeoBlogsTrabalho Cooperativo

81: Introduo9

91: Introduo10O que a Internet: viso dos componentesInternet: rede de redeslivremente hierrquicaISPs interconectadosprotocolos: controlam o envio e o recebimento de mensagensex., TCP, IP, HTTP, Skype, 802.11Padres InternetRFC: Request for commentsIETF: Internet Engineering Task Forcewww.ietf.org

101: Introduo11O que a Internet: viso dos serviosa infra-estrutura de comunicao permite o uso de aplicaes distribudas:Web, e-mail, jogos, mensagens instantneas, voz sobre IP (VoIP), redes sociais , ...Prov interface de programao para aplicaesPermitem que programas de aplicaes se conectem InternetProv opes de servio, de forma anloga aos Correios

111: Introduo12O que um protocolo?protocolos humanos:que horas so?tenho uma dvidaapresentaes

msgs especficas so enviadas aes especficas so realizadas quando as msgs so recebidas, ou acontecem outros eventosProtocolos de rede:mquinas ao invs de pessoastodas as atividades de comunicao na Internet so governadas por protocolosprotocolos definem o formato, ordem das msgs enviadas e recebidas pelas entidades da rede, e aes tomadas quando da transmisso ou recepo de msgs121: Introduo13O que um protocolo?um protocolo humano e um protocolo de rede:

P: Apresente outro protocolo humano!

OiOiQue horasso, por favor?2:00sol. conexo TCPresposta deconexo TCPGet http://www.awl.com/kurose-ross

tempo131: IntroduoRoteiro do Captulo 11.1 O Que a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet1.3 O Ncleo da Rede1.4 Atraso, perda e vazo em redes de comutao de pacotes1.5 Camadas de protocolos e seus modelos de servios1.6 Redes sob ameaa1.7 Histria das redes de computadores e da Internet14141: Introduo15Uma olhada mais de perto na estrutura da rede:Borda da rede: hospedeiros (hosts)/sistemas finais: clientes e servidoresServidores frequentemente em Data Centersredes de acesso, meio fsico: enlaces de comunicao cabeados e sem fioncleo da rede: Roteadores interconectadosrede de redes

151: Introduo16Redes de acesso e meios fsicosP: Como conectar os sistemas finais aos roteadores de borda? redes de acesso residencialredes de acesso corporativo (escola, empresa)redes de acesso sem fioQuestes a serem consideradas: largura de banda (bits por segundo) da rede de acesso.compartilhada ou dedicada?

161: Introduo17O quo rpido rpido?

FONTE: http://www.psc.edu/~mathis/17Acesso discado (algum ainda usa?)Usa a infraestrutura existente de telefoniaResidncia est conectada central telefnicaAt 56kbps de acesso direto ao roteador (frequentemente menos)No d para navegar e usar o telefone ao mesmo tempo: no est sempre conectado1: Introduo18

redetelefnicaInternetModemdiscadomodemdo ISP(ex., Terra)PCdomsticocentral telefnica1: Introduo19Decomposiode um sinalbinrio em suasharmnicas.

A limitao de freqncia dos canais de comunicao causam distoro no sinal transmitido.191: Introduo20Modems

201: Introduo21

Modulao211: Introduo22ModulaoQAM (Quadrature Amplitude Modulation)

9600 bps em2400 baudsITU V.32221: Introduo23ModemsV.32 bis 14.400 bpsV.3428.800 bps (mximo de 33,6 Kbps) V.9056 Kbps (downstream) e 33,6 Kbps (upstream)V.9256 Kbps (downstream) e 48 Kbps (upstream)

23Rede de acesso: DSL (Digital Subscriber Line)usa a linha telefnica existente at o DSLAM na central telefnicadados vo para a Internet atravs da linha telefnica DSLvoz vo para a rede telefnica atravs da linha telefnica DSLat 2,5 Mbps de subida (tipicamente < 1 Mbps)at 24 Mbps de descida (tipicamente < 10 Mbps)1: Introduo24central telefnicaISPrede telefnicaDSLAMvoz e dados transmitidosem diferentes frequncias sobreuma linha dedicada at a centralModemDSLsplitter

Multiplexador de acesso DSL

1: Introduo25ADSL: Espectro de frequncias

25Redes de Acesso: Tv a cabomultiplexao por diviso de frequncia: canais diferentes so transmitidos em diferentes faixas de frequncia1: Introduo26cablemodemsplitter

cable headendCanaisVIDEOVIDEOVIDEOVIDEOVIDEOVIDEODATADATACONTROL123456789

Redes de Acesso: Tv a caboHFC: hbrido coaxial/fibraassimtrico: at 30Mbps descida (downstream), 2 Mbps subida (upstream).rede de cabos e fibra conectam as residncias ao roteador do ISPacesso compartilhado das residncias ao roteadorao contrrio do DSL, que tem acesso dedicado1: Introduo27dados e TV transmitidos emfrequncias diferentes sobre arede de distribuio de cabo compartilhadacablemodemsplitter

cable headendCMTSISPSistema determinao de modems a cabo

Redes de acesso: rede domstica1: Introduo28de/para ponto finalou central telefnica

modem a cabo ou DSLrotador, firewall, NATEthernet cabeada (100 Mbps)ponto de acessosem fio (54 Mbps)dispositivossem fio

frequentementecombinados numamesma caixa

Redes de acesso corporativas (Ethernet)Usado tipicamente em empresas, universidades, etc.Ethernet de 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps e 10GbpsHoje tipicamente os sistemas terminais se conectam a switches Ethernet1: Introduo29

switchEthernet servidores institucionais,correio e webroteador institucionalEnlace institucionalpara o ISP (Internet)

Redes de acesso sem fio (wireless)rede de acesso compartilhado sem fio conecta o sistema final ao roteadorVia estao base = ponto de acesso sem fio1: Introduo30LANs sem fio:dentro de um edifcio (200 m)802.11b/g (WiFi): taxas de transmisso de 11, 54 Mbpsacesso sem fio de longa distnciaprovido por uma operadora (celular), 10s kmentre 1 e 10 Mbps 3G, 4G: LTE

para a Internetpara a Internet301: Introduo31 InternetMesh Cell GatewaysNomadic ClientsMesh Cell Nodes

Backhaul

Portable ClientsFixed Clients

Indoor or Outdoor Antenna

Wi-Max

Wired

http://www.wirelessphiladelphia.net/31Possible Network Anatomy

Fixed Client- Fixed location

Nomadic Client - Out Door

Portable Client moving access with no loss of connection speed of up 30-40mph1: Introduo32WiMAXWorldwide Interoperability for Microwave AccessPadro IEEE 802.16d-2004Distncias de 16 kmTaxas de at 75 MbpsPadro IEEE 802.16e-2005 (WiMax Mvel)

www.wimaxforum.org

32Hospedeiro: envia pacotes de dados1: Introduo33funo de transmisso do hospedeiro:pega msg da aplicaoquebra em pequenos pedaos, conhecidos como pacotes, com L bits de comprimentotransmite o pacote pela rede de acesso a uma taxa de transmisso Rtaxa de transmisso do canal, ou capacidade do canal, ou largura de banda do canalR: taxa de transmissodo canalhost

12dois pacotes, cada um com L bitsatraso detransmissodo pacotetempo necessriopara transmitir umpacote de L bitsno canalL (bits)R (bits/sec)==1: Introduo34Meios FsicosBit: Propaga-se entre o transmissor e o receptorenlace fsico: o que est entre o transmissor e o receptormeios guiados: os sinais se propagam em meios slidos: cobre, fibra, cabo coaxialmeios no guiados: os sinais se propagam livremente, ex. rdiopar tranado (TP - Twisted Pair)dois fios de cobre isoladosCategoria 5: 100Mbps e 1 Gbps EthernetCategoria 6: 10 Gbps

34

1: Introduo35

Meios fsicos: cabo coaxial, fibraCabo coaxial:fio (transporta o sinal) dentro de outro fio (blindagem)bidirecionalbanda larga (broadband):mltiplos canais num caboHFCCabo de fibra ptica:fibra de vidro transporta pulsos de luzopera em alta velocidade:transmisso ponto a ponto de alta velocidade (ex., 10s a 100s Gbps)baixa taxa de erros:repetidores mais afastados; imune a rudo eletromagntico351: Introduo36

www.telegeography.com36Eletronet1: Introduo37

371: Introduo38Meios fsicos: rdiosinal transportado em ondas eletromagnticasno h fio fsicobidirecionalefeitos do ambiente de propagao:reflexo obstruo por objetosinterfernciaTipos de enlaces de rdio:microondasex.: canais de at 45 MbpsLAN (ex., Wifi)11Mbps, 54 Mbpslonga distncia (ex., celular)ex. 3G, ~ 1 Mbpssatlitecanal de at 50Mbps (ou mltiplos canais menores)atraso de propagao de 270 mseg (fim-a-fim)geoestacionrios versus de baixa altitude (LEOS)38rbita do satlite geoestacionrio = 36.000 km acima da superfcie da terra.1: Introduo39Meios Fsicos: Satlites de Baixa rbita - IridiumProjeto original:77 satlitesNo. atmico do IrdioProjeto implementado:66 satlitesNo. atmico do Disprsio!!!

39Fogueira espacialVEJA 29/3/2000:Motorola decide destruir os 66 satlites doIridium queimando-os na atmosfera terrestre Quem salvou o Iridium?

1: Introduo40

401: Introduo41Lei da Largura de Banda de Edholm

Fonte: IEEE Spectrum July 200410 Gb/sEthernet411: IntroduoRoteiro do Captulo 11.1 O Que a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet1.3 O Ncleo da Rede1.4 Atraso, perda e vazo em redes de comutao de pacotes1.5 Camadas de protocolos e seus modelos de servios1.6 Redes sob ameaa1.7 Histria das redes de computadores e da Internet42421: Introduo43O Ncleo da RedeMalha de roteadores interconectadoscomutao de pacotes: hospedeiros quebram mensagens da camada de aplicao em pacotesRepassa os pacotes de um roteador para o prximo, atravs de enlaces no caminho da origem at o destinocada pacote transmitido na capacidade mxima do enlace.

43Comutao de pacotes: armazena e repassa1: Introduo44leva L/R seg para transmitir (botar para fora) um pacote de L-bits num enlace a R bpsarmazena e repassa: todo o pacote deve chegar ao roteador antes que possa ser transmitido no prximo enlaceexemplo numrico para um salto/etapa:L = 7,5 MbitsR = 1,5 Mbpsatraso de transmisso em um salto = 5 segmais sobre atrasos em brevefonte

R bps

destino123L bitspor pacoteR bpsatraso fim-a-fim = 2L/R (desprezando o atraso de propagao)Comutao de pacotes: atraso de enfileiramento, perdas1: Introduo45

ABCR = 100 Mb/sR = 1,5 Mb/sDEfila de pacotes em espera pelo enlace de sada

enfileiramento e perdas: Se a taxa de chegadas (em bits) no enlace exceder a taxa de transmisso do canal num certo intervalo de tempo:pacotes iro enfileirar, esperar para serem transmitidos no enlacepacotes podero ser descartados (perdidos) se a memria (buffer) encherDuas funes chave do ncleo da rede1: Introduo46repasse: move pacotes da entrada do roteador para a sada apropriada do roteador

roteamento: determina a rota origem-destino tomada pelos pacotesalgoritmos de roteamento

algoritmo de roteamentotabela de repasse localvalor cabe.enl.sada010001010111100132211230111endereo do destino nocabealho do pacote entranteAlternativa: comutao de circuitos1: Introduo47recursos fim-a-fim alocados/ reservados para chamada entre origem-destino:No diagrama, cada enlace possui quatro circuitos. chamada recebe o 2 circuito no enlace superior e o 1 circuito no enlace da direitarecursos dedicados: sem compartilhamentodesempenho tipo circuito (garantido)segmento do circuito fica ocioso se no for utilizado pela chamada (sem compartilhamento)Usado normalmente na rede telefnica tradicional

1: Introduo48

http://www.telephonemuseumofgridley.org/Ncleo da Rede: Comutao de Circuitos

481: Introduo49

http://en.wikipedia.org/wiki/Almon_Strowgerhttp://www.pat2pdf.org/patents/pat0447918.pdf491: Introduo50Comutao de Circuitos: FDM e TDMFDMfrequnciatempoTDMfrequnciatempo4 usuriosExemplo:50Two simple multiple access control techniques.

Each mobiles 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-54/1361: Introduo51Alocao de Faixas de Frequncia no Brasil (www.anatel.gov.br)

Rdio Ondas MdiasTV2 - 4TV5, 6RdioFMTV7 - 13TV14 - 36TV38 - 69www.anatel.gov.br 10/200630kHz300kHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz300GHz511: Introduo52A Portadora T1T1

1 frame = (24*8+1)1 frame = 193 bits

TAXA TOTAL1,544 Mbps521: Introduo53Multiplexao de Canais T1

531: Introduo54Hierarquias Digitais Plesicronas (PDH)1,544 Mbps6,312 Mbps6,312 Mbps32,064 Mbps97,728 Mbps397,2 Mbps44,736 Mbps274,176 Mbpsx4x4x5x3x4x6x7DS-1DS-2DS-3JapoAmricado Norte2,048 Mbps8,448 Mbps34,364 Mbps139,264 MbpsEuropax4x4x4E-1E-2E-3E-4541: Introduo55SONET/SDHSynchronous Optical NETworkDesenvolvido pela BellcoreSynchronous Digital HierarchyPadronizado pelo ITU-TObjetivosProver um padro para transmissoUnificar os sistemas dos EUA, Europa e JapoMultiplexar diversos canais digitaisProver suporte para Operao, administrao e Manuteno (OAM)

551: Introduo56SONETCaminho Tpico

O Quadro bsico um bloco de 810 bytes 810*8*8000 = TAXA TOTAL = 51,84 Mbps

561: Introduo57Hierarquia digital sncrona1,544 MbpsDS-12,048 MbpsE-16,312 Mbpsx4x351,84 Mbps155,52 Mbps155,52 Mbps x Nx7x3xNInterfaceUniversalptica571: Introduo58Quadro SONET BsicoTodo: 90 colunasSPE (Synchronous Payload Envelope): 87 colunasUsurio: 86 colunas

581: Introduo59Comutao de pacotes versus comutao de circuitosEnlace de 1 Mbitcada usurio: 100kbps quando ativoativo 10% do tempocomutao por circuitos: 10 usurioscomutao por pacotes: com 35 usurios, probabilidade > 10 ativos menor que 0,004A comutao de pacotes permite que mais usurios usem a rede!N usuriosEnlace de1 MbpsP: como foi obtido o valor 0,0004?P: o que ocorre se > 35 usurios?591: Introduo60Comutao de pacotes versus comutao de circuitostima para dados em surtoscompartilhamento dos recursosno necessita estabelecimento de conexoCongestionamento excessivo: atraso e perda de pacotesnecessita de protocolos para transferncia confivel de dados, controle de congestionamentoP: Como fornecer um comportamento do tipo circuito?So necessrias garantias de banda para aplicaes de udio e vdeo ainda um problema no resolvido (cap. 7)A comutao de pacotes ganha de lavada?60Estrutura da Internet: rede de redesSistemas finais conectam-se Internet atravs de ISPs (Internet Service Providers) de acessoISP residencial, corporativo e acadmicoOs ISPs de acesso devem ser interconectadosDe modo que quaisquer dois hospedeiros possam enviar pacotes um para o outroA rede de redes resultante muito complexaEvoluo foi dirigida pela economia e por polticas nacionaisSeguiremos uma abordagem passo-a-passo para descrever a estrutura atual da Internet

1: Introduo61Estrutura da Internet: rede de redes1: Introduo62Pergunta: dados milhes de ISPs de acesso, como interligar todos eles?

accessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetEstrutura da Internet: rede de redes1: Introduo63Opo: conectar cada ISP de acesso a cada um dos demais ISPs de acesso?

accessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetConectar cada ISP de acesso a cada um dos demais no escala: so necessrias O(N2) conexes.Estrutura da Internet: rede de redes1: Introduo64Opo: conectar cada ISP de acesso a um ISP de trnsito global? Os ISPs de usurio e provedor tm um acordo econmico.

accessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetglobalISPEstrutura da Internet: rede de redes1: Introduo65Mas, se um ISP global for um negcio vivel, haver competidores...

accessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetISP BISP AISP CEstrutura da Internet: rede de redes1: Introduo66Mas, se um ISP global for um negcio vivel, haver competidores... que precisam se interconectar

accessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetISP BISP AISP CIXPenlace de peeringPonto de troca de trfegoIXPEstrutura da Internet: rede de redes1: Introduo67... e redes regionais podem surgir para conectar redes de acesso a ISPs

accessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetISP BISP AISP CIXPIXPrede regionalEstrutura da Internet: rede de redes1: Introduo68... e redes de provedores de contedo (ex.: Google, Microsoft, Akamai) podem criar as suas prprias redes, para levar servios e contedos prximos aos usurios finais

accessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetaccessnetISP BISP AISP BIXPIXPrede regionalRede de provedor de contedoEstrutura da Internet: rede de redes1: Introduo69accessISPaccessISPaccessISPaccessISPaccessISPaccessISPaccessISPaccessISPISP RegionalISP RegionalIXPIXPTier 1 ISPTier 1 ISPGoogleIXPNo centro: pequeno no. de grandes redes bem conectadasISPs comerciais tier-1 (ex., Level 3, Sprint, AT&T, NTT), cobertura nacional e internacional)rede de provedor de contedo (ex. Google): rede privada que conecta os seus centros de dados Internet, normalmente bypassando ISPs tier-1 e regionais.ISP Tier-1: ex: Sprint1: Introduo70

to/from customerspeering to/from backbonePOP: point-of-presence701: Introduo71Provedor de Backbone Nacionalex. Embratelhttp://www.embratel.net.br

711: Introduo72Conexes Internacionais

721: IntroduoRoteiro do Captulo 11.1 O Que a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet1.3 O Ncleo da Rede1.4 Atraso, perda e vazo em redes de comutao de pacotes1.5 Camadas de protocolos e seus modelos de servios1.6 Redes sob ameaa1.7 Histria das redes de computadores e da Internet73731: Introduo74Como ocorrem as perdas e atrasos?pacotes enfileiram nos buffers do roteadortaxa de chegada de pacotes ao enlace excede a capacidade do enlace de sada.pacotes enfileiram, esperam pela vez

ABpacote em transmisso (atraso)enfileiramento de pacotes (atraso)buffers livres (disponveis): pacotes que chegam so descartados (perda) se no houver buffers livres74Quatro fontes de atraso dos pacotes1: Introduo75dproc: processamento no nverifica erros de bitdetermina enlace de sadatipicamente < msegABpropagaotransmissoprocessamentodo nenfileiramento denfil: atraso de enfileiramentotempo esperando no enlace de sada pela vez de transmitirdepende do nvel de congestionamento do roteadordn = dproc + denfil + dtrans + dprop

75Quatro fontes de atraso dos pacotes1: Introduo76dtrans: atraso de transmisso:L: comprimento do pacote (bits)R: largura de banda do enlace (bps)dtrans = L/RABpropagaotransmissoprocessamentodo nenfileiramento dprop: atraso de propagaod: comprimento do enlace fsicos: velocidade de propagao no meio (~2x108 m/seg)dprop = d/s

dn = dproc + denfil + dtrans + dprop

dtrans e dpropmuito diferentes761: Introduo77Analogia com uma CaravanaOs carros se propagam a 100 km/hO pedgio leva 12 seg para atender um carro (tempo de transmisso)carro~bit; caravana ~ pacoteP: Quanto tempo leva at que a caravana esteja enfileirada antes do segundo pedgio?Tempo para atravessar toda a caravana atravs do pedgio para a estrada = 12*10 = 120 segTempo para que o ltimo carro se propaga do primeiro para o segundo pedgio: 100km/(100km/h)= 1 hR: 62 minutosCaravanade dez carrospedgiopedgio100 km100 km

771: Introduo78Analogia com uma caravana (mais)Os carros agora se propagam a 1000 km/hOs pedgios agora levam em torno de 1 min para atender um carroP: Os carros chegaro ao segundo pedgio antes que todos os carros tenham sido atendidos no primeiro pedgio?

Sim! Aps 7 min, o 1o. Carro chega ao 2o. Pedgio e ainda h 3 carros no 1o. pedgio.O 1o. bit do pacote pode chegar ao 2o. Roteador antes que o pacote tenha sido totalmente transmitido no 1o. roteador! Veja o applet Ethernet no site da AWLCaravanade dez carrospedgiopedgio100 km100 km

781: Introduo79Atraso de enfileiramentoR=largura de banda do enlace (bps)L=compr. do pacote (bits)a=taxa mdia de chegada de pacotesintensidade de trfego = La/RLa/R ~ 0: pequeno atraso de enfileiramentoLa/R -> 1: grande atrasoLa/R > 1: chega mais trabalho do que a capacidade de atendimento, atraso mdio infinito!

La/R ~ 0La/R -> 1791: Introduo80Atrasos e rotas reais da InternetComo so os atrasos e as perdas reais da Internet?Programa traceroute : fornece medies de atraso da fonte at os diversos roteadores ao longo do caminho fim-a-fim at o destino. Para cada i:Envia trs pacotes que alcanaro o roteador i no caminho at o destino.O roteador i devolver os pacotes ao transmissorO transmissor calcula o intervalo de tempo decorrido entre a transmisso e a chegada da resposta.

3 probes3 probes3 probes801: Introduo81Atrasos e rotas reais1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms4 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 ms7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms17 * * *18 * * *19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 mstraceroute: gaia.cs.umass.edu para www.eurocom.frTrs medies de atraso de gaia.cs.umass.edu p/cs-gw.cs.umass.edu link trans-ocenico* sem resposta (pacote perdido, roteador no responde)81buffer (rea de espera)1: Introduo82Perda de pacotesfila (buffer) anterior a um canal possui capacidade finitaquando um pacote chega numa fila cheia, o pacote descartado (perdido)o pacote perdido pode ser retransmitido pelo n anterior, pelo sistema origem, ou no ser retransmitido

ABpacote em transmissopacote que encontra o buffer cheio descartado/perdido821: Introduo83Vazo (Throughput)vazo: taxa (bits/unidade de tempo) na qual os bits so transferidos entre o transmissor e o receptorinstantnea: taxa num certo instante de tempomdia: taxa num perodo de tempo mais longo

servidor, comarquivo de F bits para enviar ao clientecapacidade doenlace Rs bits/segcapacidade doenlace Rc bits/segcano que pode transportar fludo taxa de Rs bits/seg cano que pode transportar fludo taxa de Rc bits/segservidor envia bits (fludo) no cano

1: Introduo84Vazo (mais)Rs < Rc Qual a vazo mdia fim-a-fim?

Rs bits/segRc bits/segRs > Rc Qual a vazo mdia fim-a-fim?

Rs bits/seg Rc bits/seglink no caminho fim-a-fim que restringe a vazo fim-a-fimEnlace gargalo1: Introduo85Vazo: cenrio da Internet10 conexes compartilham (de modo justo) o enlace gargalo do backbone de R bits/segRs

RsRsRcRcRcRvazo por conexo fim-a-fim: min(Rc,Rs,R/10)na prtica: Rc ou Rs so frequentemen-te o gargalo1: IntroduoRoteiro do Captulo 11.1 O Que a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet1.3 O Ncleo da Rede1.4 Atraso, perda e vazo em redes de comutao de pacotes1.5 Camadas de protocolos e seus modelos de servios1.6 Redes sob ameaa1.7 Histria das redes de computadores e da Internet86861: Introduo87Camadas de ProtocolosAs redes so complexas! muitos pedaos:hostsroteadoresenlaces de diversos meiosaplicaesprotocoloshardware, softwarePergunta: H alguma esperana em conseguirmos organizar a estrutura da rede?

Ou pelo menos a nossa discusso sobre redes?871: Introduo88Organizao de uma viagem area

Uma srie de passos/aes881: Introduo89Funcionalidade de uma linha area em camadas

Camadas: cada camada implementa um servioatravs de aes internas camadadepende dos servios providos pela camada inferior891: Introduo90Por que dividir em camadas?Lidar com sistemas complexos:estrutura explcita permite a identificao e relacionamento entre as partes do sistema complexomodelo de referncia em camadas para discussomodularizao facilita a manuteno e atualizao do sistemamudana na implementao do servio da camada transparente para o resto do sistemaex., mudana no procedimento no porto no afeta o resto do sistemadiviso em camadas considerada prejudicial?901: Introduo91Pilha de protocolos Internetaplicao: d suporte a aplicaes de redeFTP, SMTP, HTTPtransporte: transferncia de dados processo a processoTCP, UDPrede: repasse (encaminhamento) de datagramas da origem at o destinoIP, protocolos de roteamento enlace: transferncia de dados entre elementos de rede vizinhosPPP, Ethernet, 802.11fsica: bits no fio

aplicao

transporte

rede

enlace

fsica911: Introduo92Modelo de referncia ISO/OSIapresentao: permite s aplicaes interpretar o significado dos dados, ex., cifragem, compresso, convenes especficas de mquinasesso: sincronizao, verificao, recuperao da troca de dadosa pilha Internet no contm estas camadas!estes servios, caso necessrios, devem ser implementados na aplicaoeles so necessrios?aplicao

apresentao

sesso

transporte

rede

enlace

fsica921: Introduo93mensagemsegmentodatagramaquadroorigem

aplicaotransporteredeenlacefsicaHtHnHlMHtHnMHtMMdestino

HtHnHlMHtHnMHtMMredeenlacefsicaenlacefsicaHtHnHlMHtHnMHtHnHlMHtHnMHtHnHlMHtHnHlMroteadorswitchEncapsulamentoaplicaotransporteredeenlacefsica931: IntroduoRoteiro do Captulo 11.1 O Que a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet1.3 O Ncleo da Rede1.4 Atraso, perda e vazo em redes de comutao de pacotes1.5 Camadas de protocolos e seus modelos de servios1.6 Redes sob ameaa1.7 Histria das redes de computadores e da Internet94941: Introduo95Segurana de RedesO campo de segurana de redes lida com:como os viles podem atacar as redescomo podemos defender as redes contra ataquescomo projetar arquiteturas que sejam imunes a ataques

A Internet no foi projetada inicialmente com (muita) segurana em mente viso original: um grupo de usurios mutuamente confiveis conectados a uma rede transparente Projetistas dos protocolos Internet esto correndo atrs do prejuzoConsideraes sobre segurana em todas as camadas!

1: Introduo96Os viles podem colocar malware no seu hospedeiro atravs da InternetO Malware pode entrar nos hospedeiros atravs de:vrus: infeco autoreplicante atravs da recepo/ execuo de um objeto (ex., anexo de e-mail) Worms: infeco autoreplicante atravs da recepo passiva de um objeto que se autoexecuta

Spyware pode registrar teclas digitadas, stios web visitados, carregar informaes para stio de coleta.

Hospedeiro infectado podem ser includos numa botnet, usada para gerar spams e ataques DDoS.1: Introduo97Ataque a servidores e infra-estrutura da redeNegao de servio (DoS): atacantes deixam os recursos (servidor, banda) indisponveis para o trfego legtimo sobrecarregando o recurso com trfego falsoseleciona o alvoInvade hospedeiros na rede (vide botnet) envia pacotes para o alvo a partir de hospedeiros invadidos

alvo

1: Introduo98Os viles podem analisar pacotesAnalisadores (farejadores) de pacotes: meios de difuso (Ethernet compartilhado, sem fio)interface promscua de rede l/registra todos os pacotes que passam (incluindo senhas!)

ABCsrc:B dest:A payloadO programa Wireshark usado para os laboratrios no final do captulo um analisador grtis de pacotes

1: Introduo99Os viles podem se passar por algum de sua confianaImitao (spoofing) de pacotes IP: envia pacotes com endereos origem falsos

ABCsrc:B dest:A payload

muito mais sobre segurana (at o Captulo 8)1: IntroduoRoteiro do Captulo 11.1 O Que a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet1.3 O Ncleo da Rede1.4 Atraso, perda e vazo em redes de comutao de pacotes1.5 Camadas de protocolos e seus modelos de servios1.6 Redes sob ameaa1.7 Histria das redes de computadores e da Internet1001001: Introduo101Histria da Internet1961: Kleinrock - teoria das filas demonstra eficincia da comutao por pacotes1964: Baran - comutao de pacotes em redes militares1967: concepo da ARPAnet pela ARPA (Advanced Research Projects Agency)1969: entra em operao o primeiro n da ARPAnet

1961-1972: Estria da comutao de pacotes1011: Introduo102Histria da Internet1972: demonstrao pblica da ARPAnetNCP (Network Control Protocol) primeiro protocolo host-hostprimeiro programa de e-mailARPAnet com 15 ns1961-1972: Estria da comutao de pacotes

1021: Introduo103Princpios de interconexo de Cerf e Kahn:minimalismo, autonomia - no necessria nenhuma mudana interna para interconectar redesmodelo de servio best effortroteadores sem estadoscontrole descentralizadodefinem a arquitetura atual da InternetHistria da Internet1970: rede de satlite ALOHAnet no Hava1974: Cerf e Kahn - arquitetura para a interconexo de redes1976: Ethernet no XEROX PARCfim dos anos 70: arquiteturas proprietrias: DECnet, SNA, XNAfim dos anos 70: comutao de pacotes de comprimento fixo (precursor do ATM)1979: ARPAnet com 200 ns1972-1980: Interconexo de redes novas e proprietrias1031: Introduo104Histria da Internet1983: implantao do TCP/IP1982: definio do protocolo SMTP para e-mail1983: definio do DNS para traduo de nome para endereo IP1985: definio do protocolo FTP1988: controle de congestionamento do TCPnovas redes nacionais: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel100.000 hosts conectados numa confederao de redes

1980-1990: novos protocolos, proliferao de redes1041: Introduo105Histria da Internetincio dos anos 90: ARPAnet desativada1991: NSF remove restries ao uso comercial da NSFnet (desativada em 1995)incio dos anos 90 : Webhypertexto [Bush 1945, Nelson 1960s]HTML, HTTP: Berners-Lee1994: Mosaic, posteriormente Netscapefim dos anos 90: comercializao da WebFinal dos anos 90-00:novas aplicaes: mensagens instantneas, compartilhamento de arquivos P2Ppreocupao com a segurana de redesest. 50 milhes de computadores na Internetest. mais de 100 milhes de usuriosenlaces de backbone a Gbps

Anos 90 e 2000: comercializao, a Web, novas aplicaes105Histria da InternetA partir de 2005:~750 milhes de hospedeirosSmartphones e tabletsImplantao agressiva de acesso de banda largaCrescente ubiquidade de acessos sem fio de alta velocidadeSurgimento das redes sociaisFacebook: prestes a alcanar um bilho de usuriosProvedores de servio (Google, Microsoft) criam suas prprias redesEvitam a Internet, fornecendo acesso instantneo a buscas, e-mails, etc.Comrcio Eletrnico, universidades e empresas rodando servios na nuvem (ex., Amazon EC2)

1: Introduo106Evoluo do Nmero de Hosts1: Introduo107

107Evoluo do Nmero de Hosts1: Introduo108

108

1: IntroduoInternet/BR109Nmero de HostsPosio Relativa

1: IntroduoInternet/BRA Rede Nacional de Pesquisa (RNP) teve incio em 1989.Aberta para uso comercial em 1994

Posio absoluta (7/11)Nmero de hosts: 22.212.190 4o do MundoIBOPE/NetRatings (11/12):53,5 Milhes de Internautas residenciais ativos46:19 hs de tempo mdio mensal de horas navegadas por internauta ativo

Fonte: www.cetic.br1101101: Introduo111

1: Introduo112

1: Introduo113

1: Introduo114

1: Introduo115

1: Introduo116

1: Introduo117

1: Introduo118Introduo: ResumoFoi coberta uma tonelada de material!viso geral da Interneto que um protocolo?borda da rede, ncleo, rede de acessoComutao de pacotes vs. Comutao de circuitosestrutura da Internet/ISPsdesempenho: perda, atraso, vazomodelos de camadas e de serviosseguranahistriaEsperamos que agora voc possua: contexto, viso geral, sentimento do que sejam redesmaior profundidade, detalhes posteriormente no curso118ParkCondosRow/Town HomesBuilding 1Condo/AptSingle Family/Stand Alone