Redes de [email protected]
Visão Geral
• O que é a Internet• O que é um protocolo?• Bordas da rede• Núcleo da rede (backbone)• Meios físicos• Camadas, modelos de serviços• Backbones
Redes de [email protected]
A Internet
● Milhões de elementos interligados● pc’s, notebooks, servidores,
equipamentos
● Executando aplicações distribuídas
● Enlaces de comunicação
● fibra, cobre, rádio, satélite
● Enviando e recebendo pacotes de dados através da rede
ISP local
redecorporativa
ISP regional
roteador estaçãoservidor
móvel
Redes de [email protected]
A Internet
ISP local
redecorporativa
ISP regional
roteador estaçãoservidor
móvel• Protocolos: controlam o envio e a recepção destes pacotes
● ex: TCP, IP, HTTP, FTP, PPP
● Fracamente hierárquica
● Fortemente padronizada● IETF (RFCs), ISO, IEEE, ITU
Redes de [email protected]
A Internet
• Serviços da Internet
– Utilizam a infraestrutura de comunicação
– É a única parte da rede “visível” aos usuários
• www
• ...
Redes de [email protected]
Protocolos
Um protocolo é um conjunto de regras semânticas e sintáticas que devem ser
seguidas para possibilitar a comunicação de duas entidades (pessoas, computadores etc)
Redes de [email protected]
Protocolos
Protocolos humanos:● “Que horas são?”● “Onde você trabalha?”● “Qual o seu nome?”
… especifica msgs enviadas
… determina ações tomadas quando msgs são recebidas
Protocolos de rede:• Máquinas ao invés de
humanos
• Toda a comunicação na Internet é governada por protocolos
Protocolos definem o formato e ordem das mensagens enviadas e
recebidas e ações a serem tomadas no envio e recepção das mesmas
Redes de [email protected]
Protocolos
Um protocolo humano e um protocolo de rede de computadores
Alô
AlôQue horas são?
15:00
tempo
Conexão Aberta
Pedido deConexão
GET http://www.ifrn.edu.br
Arquivo contendoO site
Redes de [email protected]
A estrutura da Internet
• Borda da rede: ● Aplicações ● Clientes● Servidores
• Núcleo da rede: ● Roteadores
• Acesso, meios físicos: ● Enlaces de comunicação
Redes de [email protected]
Bordas da rede
• sistemas finais (hosts):● Executam aplicativos● Localizam-se nas
extremidades da rede
• modelo cliente/servidor● O cliente toma a iniciativa
enviando pedidos que são respondidos por servidores
• modelo peer-to-peer (P2P):● Prevê simetria de comunicação
Redes de [email protected]
Bordas da rede
Serviço com conexão
● Quando se deseja confiabilidade
● Protocolo TCP
● www, e-mail, etc
Serviços sem conexão
● Quando confiabilidade não é essencial
● Protocolo UDP
● Videoconferência, VoIP, etc
Redes de [email protected]
Núcleo da rede
● Uma malha de roteadores interconectados
● Basicamnete, encaminham os pacotes até o seu destino
● Como os dados são transferidos através da rede?
● Comutação de circuitos?
● Ou comutação de pacotes?
Redes de [email protected]
Núcleo da Rede
● Comutação por circuitos
● Recursos dedicados: não há compartilhamento
● Exige estabelecimento de conexão
Redes de [email protected]
Núcleo da Rede
● Comutação por pacotes
● Cada fluxo de dados é dividido em pacotes
● Os recursos da rede são compartilhados em bases estatísticas
● Recursos são usados na medida do necessário
Redes de [email protected]
Núcleo da Rede
● Link de 1 Mbps● Cada usuário:
● 100Kbps quando “ativo”● Ativo 10% do tempo
● Comutação de circuitos● 10 usuários
● Comutação de pacotes● Com 100 usuários, a
probabilidade de > 10 ativos ao mesmo tempo é baixa
Comutação de pacotes permite que mais usuários usem a mesma rede
N usuários
Enlace de 1 Mbit/s
Redes de [email protected]
Redes de acesso
● Como conectar os sistemas finais aos roteadores de borda?
– Redes de acesso residencial
– Redes de acesso institucionais (escolas, bancos, empresas)
– Redes de acesso móvel
Redes de [email protected]
Acesso residencial
● Modem discado (quase histórico)
● Até 56Kbps (ao menos em tese)
● ADSL (Velox), HFC (Cabo), GPON (GVT)
● Algumas dezenas de Mbps para cada cliente
● Geralmente é comercializado em taxas mais baixas (no Brasil)
Redes de [email protected]
Acesso Institucional: LANs
• Empresas, Instituições de ensino, …
• Ethernet– Cabo compartilhado ou
dedicado conecta sistemas finais e o roteador
– 10 Mbs, 100Mbps, 1000Mbps
• Residências em breve
Redes de [email protected]
Acesso Wireless
• Wireless LANs:– Utiliza ondas de rádio– padrão IEEE 802.11
• Wide-area wireless access– UMTS/HSPA: Acesso
wireless via telefonia celular
Ponto deacesso
clientes
Roteador
Redes de [email protected]
Redes Residenciais
Componentes típicos de uma rede residencial: • ADSL ou cable modem• Roteador/firewall• Ethernet
• Acesso wireless
acessowireless
notebooks
roteador/firewall
cablemodem
cabo
Ethernet
Redes de [email protected]
Meios Físicos
● Meios guiados
● Os sinais se propagam em meios sólidos com caminho fixo● Cobre, fibra óptica
● Meios não guiados
● propagação livre● rádio
Redes de [email protected]
Meios Físicos
Cabo de par trançado (TP)● Dois até oito fios de cobre isolados● Trançados aos pares● Sofre bastante interferência do ambiente externo
Redes de [email protected]
Meios Físicos
Cabo Coaxial
• Núcleo de fio dentro de uma blindagem• Uso comum em redes antigas, TV a cabo
Redes de [email protected]
Meios Físicos
Cabo de fibra óptica• Fibra de vidro transportando pulsos de luz• Alta velocidade de operação
– Limite não é a fibra e sim os equipamentos• Baixa taxa de erros e imunidade a interferências
Redes de [email protected]
Meios Físicos
Rádio• Sinal transportado como campo eletromagnético• Não há fios físicos• O ambiente afeta a propagação
– Reflexão– Obstrução por objetos– Interferência
Redes de [email protected]
Protocolos e camadas
Redes são complexas
• Muitos componentes– hosts– roteadores– enlaces de vários tipos– aplicações– protocolos– hardware, software
Redes de [email protected]
Protocolos e camadas
Problema principal
Há alguma forma de organizar o funcionamento de uma rede?
Ou pelo menos nossa discussão sobre elas?
Redes de [email protected]
Organização de uma viagem
Aeroporto (chegar)
bagagem (despachar)
portões (embarque)
decolagem
navegação aérea
Aeroporto (sair)
bagagem (receber)
portões (desembarque)
aterrisagem
navegação aérea
voo da aeronave
Uma atividade complexa se realiza em uma série de passos
Redes de [email protected]
Organização de uma viagem
Aeroporto (chegar)
bagagem (despachar)
portões (embarque)
Decolagem
navegação aérea
Aeroporto (sair)
bagagem (receber)
portões (desembarque)
Aterrisagem
navegação aérea
voo da aeronave
Uma visão um pouco diferente
Redes de [email protected]
Organização de uma viagem
Camadas: cada camada implementa um conjunto de funcionalidades
– Através das próprias ações internas da camada– Confiando em serviços fornecidos pelas camadas
imediatamente superior e inferior
Redes de [email protected]
Porque camadas ?
● Facilita a definição e relacionamento das partes de um sistema complexo
● Um modelo de referência em camadas facilita a sua definição
● A modularização facilita a manutenção e atualização do sistema
● As mudanças na implementação de uma camada são transparentes para o resto do sistema
● Novas regras para embarque de passageiros não afetam os procedimentos de decolagem
Redes de [email protected]
Camadas da arquitetura OSI
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
● O modelo básico OSI divide os protocolos de rede em sete camadas
● Este é um modelo teórico, de referência, uma rede particular pode não implementar as sete camadas
● Este modelo serviu como base para a criação de diversas outras arquiteturas, notadamente a da Internet
Redes de [email protected]
Camadas da arquitetura Internet
aplicação
transporte
rede
enlace
física
● Aplicação: Aplicações usadas na rede
● Transporte: Transferência fim-a-fim
● Rede: Roteamento, endereçamento
● Enlace: Transferência de dados entre elementos vizinhos da rede
● Física: Transmissão de bits no meio físico
Redes de [email protected]
Camadas da arquitetura Internet
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
HTTP, SMTP, DNS, FTP, SSH, POP3, IMAP, SIP, IRC, SNMPNTP, Telnet, LDAP, Syslog, BitTorrent, ...
TCP, UDP, RTP, ...
IP (v4 e v6), ARP, RARP, ICMP, ...
Ethernet, WIFI, PPP, HDLC, Frame Relay, BlueTooth, xDSL, HFC ...
10BaseT, 100BaseT, 1000BaseT, 1000BaseSX, BNC ...
Exemplos de protocolosCamadas
Redes de [email protected]
Camadas da arquitetura Internet
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
redeenlacefísicaCada camada
• Distribuída• Funções
Implementadas em cada “nó”
Redes de [email protected]
Camadas da arquitetura Internet
aplicaçãotransport
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransport
redeenlacefísica
redeenlacefísica
dados
Ex.: Transporte• Apanha dados da
aplicação
• Acrescenta, verificação de erros e outras informações
• Envia datagrama ao parceiro
• Espera pelo reconhecimento do parceiro
• Analogia: correio
dados
transporte
transporte
ack
Redes de [email protected]
Camadas da arquitetura Internet
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
redeenlacefísica
dados
dados
Caminho por onde os dados passam
Redes de [email protected]
Camadas e dados
• Cada camada recebe dados da camada adjacente• Acrescenta ou remove um “cabeçalho” • Passa a nova unidade de dados para a camada adjacente
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Cliente
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
ServidorMSG
MSG
MSG
MSG
MSG
01010101011010101010101010001011111011
MSG
MSG
MSG
MSG
MSG
Redes de [email protected]
Backbones
● Provedores de backbone
● Interligam centenas ou milhares de redes– Domésticas– De provedores– De instituições
Redes de [email protected]
Backbones
● Provedores de backbone no Brasil
● Comercial: Operadoras de telefonia– OI, Embratel, Brasil Telecom, Telefonica, Intelig etc
● Acadêmica: Rede nacional de pesquisa– RNP (www.rnp.br)
Redes de [email protected]
Backbones
● Provedores de backbone mundiais
● Interligam as redes de provedores de backbone nacionais
– Ex: Global crossing http://www.globalcrossing.com