Sumário e Objectivos Comunicação de Dados e Redes Introduçãomarco.uminho.pt/disciplinas/LEC-RC-I/RCI2007_Introducao_6pp.pdf · Comunicação de Dados e Redes Introdução Redes

Comunicação de Dados e RedesIntrodução

Redes de Computadores I

2007/2008

13-11-2007 Universidade do Minho 1

Sumário e Objectivos

� Introduzir a terminologia usada e os conceitos básicos necessários à compreensão dos assuntos a leccionar nesta disciplina

� Apresentar uma visão geral dos assuntos que vão ser abordados em detalhe ao longo do semestre

� Estratégia: Utilizar a Internet como exemplo

� O que é a Internet?

� O que é um Protocolo?

� Os extremos da rede

� O núcleo da rede

� Redes de Acesso

� Meios Físicos de Transmissão

� Estrutura da Internet: a Rede das Redes

� Desempenho: perdas e atrasos

� Camadas protocolares

� Modelos de Serviço

� História

Sumário Objectivos

Fonte: Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet, J. Kurose, Addison-Wesley, 2001


router workstation

servermobile

companynetwork

local ISP regional ISP

Fonte: Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet, J. Kurose, Addison-Wesley, 2001

O que é a Internet


O que é a Internet

� Duas visões possíveis:

� Uma visão infraestrutural (componentes de hardware e software, equipamentos, ligações, comutadores, protocolos, etc.)

� Uma visão orientada aos serviços (aplicações distribuídas, serviços orientados à conexão fiáveis e não orientados à conexão não fiáveis que suportam essas aplicações, cyberespaço, …)


O que é a Internet

� Rede à escala mundial que liga milhões de dispositivos computacionais (PCs, workstations, servidores, e mais recentemente computadores portáteis, computadores de Bolso, televisões, e até torradeiras ;-))), que se designam por Sistemas Terminais (hosts).

� Os Sistemas Terminais executam um conjunto de aplicações distribuídas, designadas por Aplicações de Rede, de que são exemplo, o correio electrónico, o Web, etc.

� Os Sistemas Terminais estão ligados entre si através de Ligações que usam diferentes tecnologias e diferentes Meios de Transmissão (fios de cobre, cabos coaxiais, fibras ópticas, até frequências de rádio, satélite, etc).

� As diferentes Ligações transmitem os dados a diferentes taxas, com a taxa de transmissão medida em bits/s.


O que é a Internet

� Os Sistemas terminais estão ligados indirectamente através de dispositivos de comutação que se designam por Encaminhadores(packet switches).

� Os Encaminhadores possuem no mínimo duas Ligações, e reenviam os dados (organizados em pacotes) que recebem de uma ligação de entrada para uma ligação de saída.� Existem vários tipos de encaminhadores mas os dois tipos principais hoje

em dia são os routers (nível 3) e os switches (nível 2).

� O caminho efectuado por um pacote desde o sistema terminal de origem, passando por uma série de ligações e encaminhadores atéao sistema terminal de destino designa-se por caminho ou rota.


O que é a Internet

� A internet usa uma técnica designada por comutação de pacotes, ou seja, em vez de estabelecer caminhos dedicados entre os sistemasterminais permite que múltiplos sistemas terminais partilhem os mesmos caminhos ou partes de caminhos simultaneamente.

� Os sistemas terminais acedem à Internet através de ISPs (Internet Service Providers). Cada ISP tem normalmente uma rede constituída por encaminhadores e ligações, e disponibiliza diferentes tipos de Redes de Acesso aos Sistemas Terminais (linha telefónica comutada, ADSL e cabo para utilizadores residenciais, redes locais de alta velocidade para empresas recentemente também redes sem fios).

� Existe uma hierarquia de ISPs que possibilita que as diferentes redes dos diferentes ISPs estejam todas ligadas entre si.


O que é um Protocolo

Analogia com seres humanos

Fonte: Computer Networking: A Top-DownApproach Featuring the Internet, J. Kurose, Addison-Wesley, 2001

Hi

Hi

Got thetime?

2:00

TCP connectionreq

TCP connectionresponse

<file>

time



� Tanto os sistemas terminais, como os encaminhadores utilizam Protocolos que são responsáveis por controlar o envio e a recepção da informação.

� O TCP e o IP são os protocolos mais importantes na Internet, daí a sua designação (TCP/IP) ter sido escolhida para designar o conjunto de protocolos usados na Internet.

� O IP especifica o formato da informação que é enviada e recebida através de encaminhadores e sistemas terminais na Internet.

Conjunto de regras (sintácticas, semânticas e temporais) ou convenções

que regulam a comunicação entre duas entidades. Surgem normalmente

agrupados em famílias de protocolos (ex: família TCP/IP).



� A maioria dos protocolos utilizados na Internet são desenvolvidos pelo IETF (Internet Engineering Task Force) e estão organizados em documentos designados por RFCs (Request for Comments).

� As RFCs especificam assim protocolos como o TCP, o IP, o HTTP, o SMTP, etc. Existem mais de 3500 RFCs!!!

� Além do IETF, existem outras organizações, por exemplo o IEEE e a ISO, que também desenvolvem protocolos (IEEE 802, modelo de referência OSI, etc).


� Os sistemas terminaissistemas terminaissistemas terminaissistemas terminais são frequentemente classificados em duas categorias distintas: clientesclientesclientesclientes ou servidores.servidores.servidores.servidores. Os clientes são normalmente PCs ou Workstations e os servidores máquinas mais poderosas. Os sistemas terminais clientes executam normalmente os programas ditos clientes, e os servidores os programas servidor.

� O programa clienteprograma clienteprograma clienteprograma cliente envia pedidos e recebe respostas do programa servidorprograma servidorprograma servidorprograma servidor. Aplicações como o correio electrónico, WWW, transferência de ficheiros, news, etc, este modelo de funcionamento que se designa por modelo modelo modelo modelo clienteclienteclientecliente----servidorservidorservidorservidor....

� Como, tipicamente, cliente e servidor residem em máquinas distintas necessitam de uma infraestrutura de comunicações para comunicarem.

Fonte: Computer Networking: A Top-Down ApproachFeaturing the Internet, J. Kurose, Addison-Wesley, 2001

Modelo Cliente-Servidor

Os extremos da Rede


� A Internet disponibiliza dois tipos de serviços aos Sistemas Terminais: o serviço orientado à conexão e o serviço não orientado à conexão

� Na Internet o serviço orientado à conexão é implementado pelo protocolo TCP (Transmission Control Protocol) [RFC 793].

� Existe uma fase em que é estabelecida a conexão entre os dois sistemas terminais, anterior à transferência de dados propriamente dita, e uma fase posterior em que a conexão é desfeita.

� No caso do TCP, na fase de estabelecimento da conexão os Sistemas Terminais alocam buffers e variáveis de estado que lhes permite implementar controlo de fluxo, controlo de congestão e transmissão de dados fiável

� O protocolo TCP é implementado apenas pelos Sistemas Terminais, e não pelos encaminhadores que implementam apenas o protocolo IP.

Os extremos da Rede

Sistemas Terminais


� O serviço não orientado à conexão é implementado, na Internet, pelo protocolo UDP (User Datagram Protocol) [RFC 768].

� Não existe uma fase em que é estabelecida a conexão, ou seja, quando um Sistema Terminal deseja comunicar com outro, simplesmente envia a informação

� Como não se perde tempo a estabelecer a conexão, os dados são entregues (potencialmente) mais depressa, mas por outro lado a transmissão não é fiável, ou seja a fonte nunca chega a saber se os dados foram entregues ou não.

� O UDP não implementa controlo de fluxo, nem de congestão.

� Dependendo da natureza das aplicações, justifica-se a utilização de um ou outro protocolo de transporte (TCP ou UDP).

Os extremos da Rede

Sistemas Terminais


O núcleo da Rede

� Os encaminhadores e as ligações formam uma malha de encaminhadores interligados

� Duas alternativas:� Comutação de circuitos: antes de se

iniciar a comunicação é estabelecido um caminho entre os sistemas terminais. Os recursos necessários à comunicação são reservados ao longo do caminhos estabelecido e permanecem reservados enquanto durar a sessão. Exemplo: a rede telefónica.

� Comutação de pacotes: não há reserva de recursos, a informação a transmitir édividida em pacotes que atravessam de forma independente as ligações e os encaminhadores sem que seja efectuada qualquer reserva de recursos. Exemplo: a internet.

Fonte: Computer Networking: A Top-Down ApproachFeaturing the Internet, J. Kurose, Addison-Wesley, 2001


� Nas redes de comutação de circuitos os recursos da rede (por exemplo a largura de banda) são divididos “em partes” e cada uma dessas partes é atribuída a uma conexão (chamada)� Desvantagem: as “partes” não atribuídas são desperdiçadas

� Duas alternativas possíveis:� TDM (Time Division Multiplexing)� FDM (Frequency Division Multiplexing)

Comutação de Circuitos


FDM

frequência

tempoTDM

frequência

tempo

4 utilizadores

Exemplo:

Fonte: Computer Networking: A Top-Down Approach

Featuring the Internet, J. Kurose, Addison-Wesley, 2001

Comutação de Circuitos


Exercício

� Considere dois sistemas terminais A e B ligados através de uma rede de comutação de circuitos em que todas as ligações têm uma taxa de transmissão de 1,536 Mbps e utilizam TDM com 24 slots/s. Se forem necessários 500 ms para estabelecer uma conexão, quanto tempo énecessário para transmitir um ficheiro de 640000 bits do sistema terminal A para o sistema terminal B?

� Esse tempo varia com o número de ligações que existem entre A e B? Justifique a sua resposta.


� Nas redes de comutação de pacotes, as fontes que dividem as mensagens a transmitir em unidades mais pequenas: os pacotes.

� Os pacotes atravessam as ligações de rede e os encaminhadores num caminho que os conduz desde a fonte até ao destino.

� A maioria dos encaminhadores recebe o pacote inteiro antes de o começar a transmitir através de uma das suas ligações de saída. Este método de transmissão designa-se por store and forward.

Comutação de Pacotes


A

B

C10 Mb/sEthernet

1.5 Mb/s

D E

Multiplexagem estatística

Queue de pacotesà espera de serem

retransmitidos através da ligação de saída

Ao contrAo contrAo contrAo contráááário do TDM, a sequência de pacotes rio do TDM, a sequência de pacotes rio do TDM, a sequência de pacotes rio do TDM, a sequência de pacotes àààà sasasasaíííída do da do da do da do routerrouterrouterrouter não não não não

tem um padrão fixo!tem um padrão fixo!tem um padrão fixo!tem um padrão fixo!




Multiplexagem Estatística


Exercício

� Suponha que vários utilizadores partilham um link de 1Mbps e cada utilizador precisa de 100kbps para transmitir; Suponha ainda que cada utilizador transmite apenas em 10% do tempo;

� Qual o número N máximo de utilizadores simultâneos, quando se usa comutação de circuitos?

� Qual a probabilidade de N utilizadores estarem activos (num total de 40), quando se usa comutação de pacotes? (Sugestão: usar a distribuição binomial)

� Qual a probabilidade de 11 ou mais transmitirem em simultâneo?

N utilizadores

Link de 1 Mbps


Exercício

� Suponha que dois sistemas terminais A e B estão interligados entre si por uma rede de comutação de pacotes com dois encaminhadores (E1 e E2) e três ligações de 1,5Mbps. Suponha ainda que o sistema origem A pretende enviar uma mensagem de 7,5 Mbits para o sistema destino B.

� Quanto tempo demora a transmissão se a mensagem for enviada num único pacote? (Não esquecer que cada encaminhador armazena e reenvia)

� Suponha agora que a mesma mensagem é fragmentada em 5000 pacotes, tendo cada pacote 1500 bits. Quanto tempo demora a transmissão total?

� Com base nos resultados obtidos, discuta as vantagens e desvantagens da fragmentação.

1,5Mbps 1,5Mbps1,5MbpsA B

E1 E2


� Para implementarem o mecanismo store and forward os encaminhadores têm que possuir:

� Buffers de entrada (também designados por input queues) para armazenar os pacotes que acabam de chegar e buffers de saída (outputqueues) para armazenar os pacotes que estão à espera de ser reenviados.

� Estes buffers têm um tamanho limitado o que pode levar a que os pacotes sejam “descartados” em situações de congestão da rede

� Este modo de funcionamento introduz atrasos fixos (store and forwarddelays) e atrasos variáveis que dependem do nível de congestão da rede (queuing delays)




R R R

L

� Considerando só o atraso de transmissão

� São necessários L/R segundospara transmitir um pacote de L bitsnuma ligação de R bps

� O pacote tem de ser recebido na totalidade antes de ser reenviado:store and forward

� atraso = QL/R para Q ligações

Exemplo:

� L = 7.5 Mbits

� R = 1.5 Mbps

� atraso = 15 segundos



� E se fragmentarmos em 5000 pacotes?

� Cada pacote são 1500 bits…

� Demora 1 ms em cada ligação!

� pipelining: cada ligação trabalha em paralelo

� Reduz-se o atraso total de 15 s para 5.002 s



� Sempre que a taxa de chegada ultrapassa a capacidade da ligação de saída

� Os pacotes esperam numa fila pela sua vez

A

B

Pacote a ser transmitido (atraso)

Pacotes em fila (atraso)

Os pacotes que chegam são deitados fora (perdas) se não houver espaço livre nos buffers

perdas e atrasos

A

B

Pacote a ser transmitido (atraso)

Pacotes em fila (atraso)

Os pacotes que chegam são deitados fora (perdas) se não houver espaço livre nos buffers



� 1. Tempo de processamento

� Verificar erros

� Determinar ligação de saída

A

B

propagação

transmissão

processamentoqueueing

� 2. Tempo gasto nas filas de espera

� Tempo de espera na ligação de saída pela sua vez

� Depende do grau de congestão do encaminhador

4 tipos de atraso



3. Tempo de transmissão

� R= largura de banda da ligação (bps)

� L= comprimento do pacote (bits)

� Tempo necessário para enviar um pacote para a ligação = L/R

4. Tempo de propagação:

� d = comprimento do meio físico de transmissão

� s = velocidade de propagação no meio (~2x108

m/seg)

� Tempo de Propagação = d/s

A

B

propagação

transmissão

processamentoqueueing

4 tipos de atraso


Tempo de atraso num nó

� dproc = tempo de processamento

� Tipicamente na ordem dos microsegundos ou menos

� dqueue = tempo na fila de espera

� Depende do nível de congestão da rede

� dtrans = tempo de transmissão

� = L/R, significativo para ligações de baixa velocidade

� dprop = tempo de propagação

� =d/s, depende do meio de transmissão

proptransqueueprocnó ddddd +++=


Tempo gasto nas filas

Intensidade de tráfego = La/R

� La/R ~ 0: atraso médio na fila muito baixo

� La/R -> 1: atraso aumenta, à medida que tende para 1

� La/R > 1: chegam mais bits que os que podem ser despachados: atraso médio infinito!

� R=Largura de Banda do link (bps)

� L=Tamanho do pacote (bits)

� a=taxa de chegada de pacotes


Perdas

� Os buffers (queues) dos routers têm uma capacidade limitada

� Quando um pacote chega a um router as queues podem estar cheias

� Nesse caso o pacote é descartado, ou é escolhido um pacote na fila que é descartado para dar lugar ao pacote recém chegado

� O pacote que foi descartado pode ou não ser retransmitido. Se for, pode sê-lo pelo nó imediatamente anterior no caminho, ou pela fonte


Exercício

� Considere uma auto-estrada onde se viaja sempre a 100Km/h. Um carro atinge instantaneamente essa velocidade mal entra na estrada. A cada 100 km existem portagens obrigatórias que despacham um carro a cada 12 segundos.

� Partindo da entrada de uma portagem, quanto tempo demora um único carro a fazer 300km de auto-estrada?

� Suponha agora que 10 carros viajam numa caravana, respeitando sempre a ordem na fila, ou seja, sem ultrapassagens. Quando primeiro carro pára numa portagem só reentra na auto-estrada quando tem a certeza que os restantes 9 já estão parados atrás dele.


Exercício

� Suponha que se pretende transmitir um ficheiro de 10 Mbits desde uma fonte S até um destino D. O caminho entre S e D consiste em duas ligações de 10 Mbps com um router intermediário. O atraso de propagação em cada ligação é de 10 µs. Assuma que o tempo de processamento e o atraso nas filas de espera são negligenciáveis. O ficheiro é segmentado em pacotes de 5200 bits (200 bits de cabeçalho e 5000 bits de dados).

� Quanto tempo demora o pacote a chegar de S a D?

� Qual a taxa efectiva da desta ligação?


Exercício

� Considere dois Sistemas Terminais A e B a uma distância de 10000Km, ligados através de uma ligação de 1 Mbps. Suponha que a velocidade de propagação ao longo da ligação é de 2,5x108m/s.

� Calcule o tempo de propagação.

� Considere que se pretende enviar um ficheiro de 400000 bits do nóA para o nó B. Qual o tempo de transmissão?

� Quanto tempo demorará o nó B a receber o ficheiro?

� Considere que o ficheiro para ser enviado foi dividido em 10 pacotes de 40000 bits. Suponha um pacote tem que ser confirmado antes de ser enviado o pacote seguinte. Ignorando o tempo de transmissão da confirmação, calcule o tempo total que énecessário para que o Sistema B receba a totalidade do ficheiro.


Exercício

� Considere dois sistemas terminais A e B ligados através de uma ligação de R bps. Suponha que os dois sistemas estão separados por m metros e que a velocidade de propagação do sinal ao longo da ligação é de s metros por segundo. O sistema terminal A pretende enviar um pacote de L bits ao sistema terminal B.� Expresse o tempo de propagação em função de m e s.

� Expresse o tempo de transmissão em função de L e R.

� Suponha que o tempo de propagação é maior do que o tempo de transmissão. Quando t=<tempo de transmissão>, onde está o primeiro bit do pacote? E se o tempo de transmissão for maior do que o tempo de propagação?

� Suponha que s=2,5x108, L=100bits e R=28kbps. A que distancia teriam que estar os sistemas A e B para que o tempo de propagação fosse igual ao tempo de transmissão.


C. de pacotes versus C. de circuitos

� Comutação de pacotes? Indiscutivelmente?

� Muito bom para dados em rajada � partilha de recursos, mais simples

� Congestão excessiva implica perda de pacotes e atrasos� Necessidade de protocolos para transferências fiáveis, controlo de

congestão

� E se tivermos comportamentos típicos de circuito?� Por exemplo chamadas de voz!…

� Como arranjar garantias de qualidade de serviço?

Assunto para o segundo semestre de REDES…


� Objectivo� Mover os pacotes de encaminhador para encaminhador, desde a origem até ao destino

� Redes por Datagramas (ex: internet)

� O próximo nó no caminho até ao destino é determinado pelo campo destino contido no pacote

� Os caminhos variam ao longo de uma sessão

� Redes por Circuitos Virtuais (ex: X.25, ATM)

� O caminho é estabelecido antes da transferência dos dados e mantido até ao fim da sessão

� Os pacotes incluem um identificador do caminho estabelecido que permite identificar o próximo nó

� Existe informação de estado por cada conexão estabelecida.


Encaminhamento do Tráfego


Rede de Telecomunicações

Redes de Comutação de

Circuitos

FDM TDM

Redes de Computaçãode Pacotes

Redes porCircuitos Virtuais

Redes porDatagramas

Taxonomia das Redes


� Residenciais (em casa)

� Institucionais (escolas, universidades, organizações)

� Sem fios (utilizadores móveis)

Aspectos a ter em conta: � Largura de banda (bits por segundo) da

rede de acesso?

� Ligação de acesso partilhada ou dedicada?



Redes de Acesso


� Dialup via modem

� Ligação ponto a ponto entre a casa do assinante e o router do ISP (com um modem de cada lado) via linha telefónica comutada

� até um máximo de 56Kbps (quase sempre menos)

� Impossível telefonar enquanto se está ligado à Internet e vice-versa

� ADSL: ligação assimétrica conseguida à custa da ligação da linha telefónica diminuindo a distância entre o assinante e o router do ISP.

� No máximo 1 Mbps do assinante para o ISP (tipicamente < 256 kbps)

� No máximo 8 Mbps do ISP para o assinante (tipicamente < 1 Mbps)

� FDM: 50 kHz - 1 MHz do ISP para o assinante

4 kHz - 50 kHz do assinante para o ISP

0 kHz - 4 kHz para o telefone

Redes de acesso residenciais


� HFC: hybrid fiber coax

� Ligação assimétrica: no máximo 30 Mbps do ISP para o assinante e 2 Mbps em sentido contrário

� Rede de cabo e fibra que liga as casas dos assinantes ao routerdo ISP

� As casas partilham o acesso ao router

� É usado para distribuição de TV por cabo

Redes de acesso residenciais


� A rede local (LAN) da organização liga os sistemas terminais a um router da organização que está por sua vez ligado à Internet

� Ethernet:

� Ligação partilhada ou dedicada que liga os sistemas terminais entre si e ao router

� 10 Mbs, 100Mbps, GigabitEthernet



Redes de acesso organizacionais


� Rede sem fios partilhada que liga os sistemas terminais ao router via “access point”

� Redes locais sem fios:

� 802.11b (WiFi): 11 Mbps

� Redes de longa distância sem fios

� Disponibilizadas pelos operadores de telecomunicações móveis

� 3G ~ 384 kbps

� WAP/GPRS na Europa

Access Point

Sistemas Terminais

móveis

Router



Redes de acesso sem fios


Componentes típicos de uma rede residencial:

� ADSL ou cabo

� router/firewall/NAT

� Ethernet

� wireless access point

wirelessaccess point

wirelesslaptops

router/firewall

cablemodem

de/paracable

headend

EthernetFonte: Computer Networking: A Top-Down Approach


Redes residenciais


� Bit: propaga-se entre um par constituído por um emissor e um receptor

� Ligação física: o que está entre o emissor e o receptor

� Meios guiados:

� Os sinais propagam-se num meio sólido: cobre, fibra, coaxial

� Meios não guiados

� Os sinais propagam-se livremente: rádio

Par entrançado (TP)

� dois fios de cobre isolados

� Categoria 3: fios telefónicos tradicionais, Ethernet 10 Mbps

� Categoria 5: Ethernet 100 Mbps

Meios Físicos de Transmissão


Cabo coaxial:� Dois condutores concêntricos

� Bi-direccional

� Banda de Base:

� Um único canal no cabo

� Ethernet

� Banda Larga:

� Múltiplos canais no cabo

� HFC

Cabo de fibra óptica:

� Fibra de vidro que transporta pulsos de luz (ópticos), cada pulso corresponde a um bit

� Transmissão de alta velocidade

� As ligações ponto a ponto podem atingir os 10’s-100’s Gbps

� Baixas taxas de erros: pouca atenuação, e imunidade ao ruído



Radio

� O sinal é transportado através de um espectro de frequências

� Sem fios

� bidireccional

� Efeitos adversos do ambiente em que o sinal é propagado

� reflexo

� obstrução por objectos

� interferências

Ligações Típicas:

� Micro-ondas terrestres

� e.g. no máximo canais de 45 Mbps

� LAN (e.g., Wifi)

� 2Mbps, 11Mbps, 54 Mbps

� Longas Distâncias (e.g., celular)

� e.g. 3G: milhares de kbps

� Satélite

� Canal de Kbps a 45Mbps (ou múltiplos canais mais pequenos)

� Atrasos fim a fim de 270 mseg

� Geo-estacionário versus baixa altitude



� Estrutura hierárquica

� No nível mais alto estão os ISPs “tier-1” (e.g., MCI, Sprint, AT&T, Cable andWireless) com cobertura internacional

� Cada ISP “tier-1” tem ligações para todos os outros ISPs “tier-1” e várias ligações para ISPs “tier-2”

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

ISPs Tier-1 interligam-se através de POPs(Points ofPresence)

NAP

ISPs Tier-1 podem também interligar-se através de pontos de acesso públicos (NAPs)

Fonte: Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet,

J. Kurose, Addison-Wesley, 2001

Estrutura da Internet: a Rede das Redes


� ISPs “Tier-2”: ISPs mais pequenos (cobertura nacional)

� Ligam-se a um ou mais ISPs tier-1 e possivelmente a outros ISPs tier-2

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

NAP

Tier-2 ISPTier-2 ISP

Tier-2 ISP Tier-2 ISP

Tier-2 ISP

ISP tier-2 contratam aos ISP tier-1 conectividade para o resto da InternetOs ISPs tier-2 ISP são clientes dos ISPs tier-1

ISPs Tier-2 podem interligar-se de forma privada ou via NAPs.

Fonte: Computer Networking: A Top-Down Approach Featuring the Internet,

J. Kurose, Addison-Wesley, 2001



� ISPs “Tier-3” e ISPs locais

� Último “salto”. A rede mais próxima dos sistemas terminais.

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

NAP



Tier-2 ISP

localISP

localISP

localISP

localISP

localISP Tier 3

ISP

localISP

localISP

localISP

ISPs locais e ISPs tier- 3 são clientes de ISPs de nível mais alto que os ligam ao resto da internet.





� Um pacote passa por diferentes redes desde a origem até ao destino

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

NAP



Tier-2 ISP

localISP

localISP

localISP

localISP

localISP Tier 3

ISP

localISP

localISP

localISP





� O percurso inverso pode ser completamente diferente...

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

Tier 1 ISP

NAP



Tier-2 ISP

localISP

localISP

localISP

localISP

localISP Tier 3

ISP

localISP

localISP

localISP





Exercício traceroute

� www.traceroute.org

� Ver por exemplo o trajecto da Holanda (UUnet NL) para Portugal (CPRM.net) e vice versa…

� Também existe um utilitário traceroute (Unix) ou tracert(Windows), que só nos permite ver o percurso num dos sentidos…

� Experimentar ver o trajecto para www.fccn.pt


[DCC,Stallings99]

Modelo Simplificado

Comunicação de Dados


� geração de sinais

� definição interfaces

� sincronização

� formatação dados

� endereçamento

� detecção de erros

� correcção de erros

� controlo de fluxo

� formatação de msgs

� encaminhamento msgs

� transporte de msgs

� verificação de msgs

� recuperação de msgs

� independência dados

� protecção/segurança

� gestão da comunicação

Tarefas


13-11-2007 Universidade do Minho 54[DCC,Stallings99]

Redes alargadas, WAN (Wide Area Networks)

� linhas ponto-a-ponto� nós de acesso à rede� comutadores de tráfego� longas distâncias

Redes locais, LAN (Local Area Networks)

� linhas e acessos multiponto� maiores velocidades� pequenas distâncias� acesso directo à rede

Sistemas de transmissão e redes físicas



Estruturação em camadas

CidadeCidade

Cidade

Correios Correios

Rede de estradas

Rede de espiões

Rede dos Serviços Postais

Exemplo do livro “Understanding Networked Multimedia”

François Fluckiger, Prentice Hall, 1995

13-11-2007 Universidade do Minho 56[DCC,Stallings99]

Comunicação de dadosProtocolo: regras de associação entre camadas homónimas


Comunicação de dadosModelos protocolares de referência

� Modelo protocolar de referência OSI da ISO com 7 camadas funcionais:

� camada de aplicação

� camada de apresentação

� camada de sessão

� camada de transporte

� camada de rede

� camada de ligação lógica

� camada física

Designado ISO OSI-RM (ISOReference Model for OpenSystems Interconnection)

� Modelo protocolar TCP/IP:

tem 4 camadas funcionais



� Cada camada implementa um subconjunto das funcionalidades de comunicação

� Usa os serviços da camada imediatamente inferior

� Presta serviços à camada imediatamente superior

� Alterações numa camada não afectam as restantes



� Especificação do Protocolo

� Operação entre entidades da mesma camada em sistemas distintos

� Definição do Serviço

� Descrição funcional do serviço fornecido por uma camada

� Endereçamento

� SAPs (Service Access Points)


Modelo OSI

� Nível físico� Interface físico entre dispositivos� Características mecânicas, eléctricas, funcionais e procedimentais de acesso ao

meio físico� Lida com a transmissão não estruturada de sequências de bits

� Nível de ligação lógica� Activar, manter e desactivar uma ligação fiável sobre uma ligação física� Envia blocos de bits (frames) com a necessária sincronização� Detecção e controlo de erros ao nível de uma ligação

� Nível de Rede� Encaminhamento dos dados através da rede, entre dois sistemas finais� Esconde todas as particularidades das tecnologias de transmissão dos níveis

inferiores� Os níveis superiores podem lidar apenas com a comunicação fim a fim� Não faz falta em ligações directas


Modelo OSI

� Nível de transporte� Troca de dados entre sistemas finais� Controlo de fluxo fim a fim, ordem e fiabilidade (sem perdas nem duplicados),

quando orientado à conexão � Nível de sessão

� Controlo dos diálogos entre as aplicações (checkpoints para recuperação, suporte para transacções, interromper e recuperar o diálogo no ponto certo)

� Disciplina de diálogo, agrupamento de fluxos e recuperação� Nível de apresentação

� Formato e codificação dos dados � Representação abstracta de dados e sintaxe de transferência� Serviços de transformação de dados entre formatos e representações

heterogéneas� Nivel de aplicação

� Operações remotas para facilitar o desenvolvimento de aplicações distribuídas� Aplicações genéricas: e-mail, transferência de ficheiros, acesso remoto


EthernetEthernet Token BusToken Bus Token RingToken Ring FDDIFDDI

Internet ProtocolInternet Protocol

ARPARP

TELNET FTP SMTP DNS SNMP DHCPTELNET FTP SMTP DNS SNMP DHCP

DatalinkDatalinkPhysicalPhysical

NetworkNetwork

TransportTransport

ApplicationApplicationPresentationPresentation

SessionSession

ICMPICMPIGMPIGMP

RTPRTPRTCPRTCP

TransmissionTransmissionControl ProtocolControl Protocol

User DatagramUser DatagramProtocolProtocol

OSPFOSPF

RIPRIP

Comunicação de dadosLocalização dos protocolos TCP/IP no Modelo de Referência OSI




[DCC,Stallings99]

Mecanismo: encapsulamento da unidade dados na camada inferior

Comunicação de dadosServiço: fornecido/prestado por camadas adjacentes

messagesegment

datagram

frame

sourceapplicationtransportnetwork

linkphysical

HtHnHl M

HtHn M

Ht M

M

destination

applicationtransportnetwork

linkphysical

HtHnHl M

HtHn M

Ht M

M

networklink

physical

linkphysical

HtHnHl M

HtHn M

HtHnHl M

HtHn M

HtHnHl M HtHnHl M

router

switch




Exercício Ethereal (Wireshark)

� www.wireshark.org (ex: www.ethereal.com)

� Capturar todos os pacotes trocados numa descarga da página da disciplina

� Executar o ethereal e activa a captura no interface de rede

� Com o browser, digitar o URL e descarregar a página

� Parar a captura no Ethereal

� Filtrar apenas os pacotes HTTP

� Examinar um deles (ou mais do que um!) com detalhe

� Qual o tamanho dos cabeçalhos de cada camada?

� Calcule a taxa efectiva para esta transmissão

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Sumário e Objectivos Comunicação de Dados e Redes Introduçãomarco.uminho.pt/disciplinas/LEC-RC-I/RCI2007_Introducao_6pp.pdf · Comunicação de Dados e Redes Introdução Redes