Rdc 123 - Fundamentos De Redes De Computadores

Transcript

Fundamentos de Redes de Computadores Prof. Donato Marino Jr. [email protected] Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 1 Referências ˆ ˆ ˆ ˆ COMER, Douglas. Interligação de Redes com TCP/IP, Volume 1. Campus. KUROSE, James F.; ROSS, Keith W. Redes de Computadores e a Internet. Pearson Education. SOARES, Luiz F.; COLCHER, Sergio; LEMOS, Guido. Redes de Computadores, das LANs, MANs e WANs às Redes ATM. Campus. TANENBAUM, Andrew S. Redes de Computadores. Campus. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 2 1. Introdução às Redes de Computadores 1.1 - Evolução dos Sistemas de Computação 1.2 - Conceito de Redes de Computadores 1.3 - A Internet e seus Serviços 1.4 - Protocolos Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 3 Evolução dos Sistemas de Computação Anos 40 e 50 – Os primeiros computadores    1946 – ENIAC, o primeiro computador com 18.000 válvulas, consumia o mesmo que uma cidade com 5.000 habitantes. Máquinas complexas localizadas em salas isoladas, operadas apenas por especialistas. Os programas eram executados em batch: as tarefas eram submetidas ao computador, e organizadas em filas (tipo FIFO - First In, First Out) para serem executadas. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 4 Evolução dos Sistemas de Computação Anos 60 – Time-sharing      Surge o conceito de compartilhamento de tempo (time sharing) - cada tarefa na fila recebe pequenas “fatias” de tempo de CPU (uma de cada vez) para executar até que termine seu processamento. Surge o UNIX, nos Bell Labs. Primeira Rede de Pacotes: ARPANET, a precursora da Internet. Primeiro satélite Geo-estacionário do mundo. Criação da Embratel. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 5 Evolução dos Sistemas de Computação Anos 70 – Surgem os Mini e Micro        Distribuição do poder computacional. Minicomputadores interconectados – capacidade de processamento superior. Redes podiam ser estendidas em função das necessidades de processamento das aplicações. Primeiro E-mail do mundo usando a ARPANET. Nascimento do TCP/IP. Criação da Rede Ethernet por Bob Metcalfe. Apple I – Primeiro microcomputador pessoal popular do mundo. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 6 Evolução dos Sistemas de Computação Anos 80 – O surgimento do PC     Surge o IBM-PC em 1981, com 64kbytes de memória , 4,77 Mhz de clock e disco flexível de 5 1/4” (360 kbytes). Com a queda nos preços, ocorre a pulverização dos PC’s: o usuário passa a ter um PC na sua sala. Redes de Redes: Início da padronização do TCP, UDP, IP, DNS. Desenvolvimento do Windows 1.0 pela Microsoft. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 7 Evolução dos Sistemas de Computação Anos 90 – A explosão da Internet     Criação da World Wide Web pelo físico Tim Berners-Lee com base no HTML, popularizando a Internet. Nascimento do Linux criado por Linus Torvalds Nasce a Internet comercial no mundo – no Brasil em 1995 Lançamento do Windows 95. Fonte: Revolução Digital, de Ethevaldo Siqueira, Ed. Saraiva. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 8 1. Introdução às Redes de Computadores 1.1 - Evolução dos Sistemas de Computação 1.2 - Conceito de Redes de Computadores 1.3 - A Internet e seus Serviços 1.4 - Protocolos Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 9 Conceito de Rede de Computadores “Conjunto de módulos processadores capazes de trocar informações e compartilhar recursos, interligados por um sistema de comunicação” [Colcher, Lemos, Soares] Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 10 Conceito de Rede de Computadores Recursos: Impressoras, Discos Rígidos, Discos Óticos, Programas, etc. Sistemas de Comunicação: Arranjo topológico interligando os vários processadores através de enlaces físicos (meios de transmissão) e de um conjunto de regras com a finalidade de organizar a comunicação (protocolos). Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 11 Redes de Computadores Objetivos ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ Compartilhamento de recursos Maior confiabilidade Redução de custos Prover um meio de comunicação entre usuários. Ex. Correio Eletrônico Permitir aumento de desempenho dos sistemas (processamento distribuído) Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 12 1. Introdução às Redes de Computadores 1.1 - Evolução dos Sistemas de Computação 1.2 - Conceito de Redes de Computadores 1.3 - A Internet e seus Serviços 1.4 - Protocolos Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 13 O que é a Internet: visão dos componentes ˆ ˆ ˆ milhões de dispositivos de computação conectados: hosts = sistemas finais rodando aplicações de rede enlaces (canais) de comunicação   ˆ roteador workstation servidor móvel ISP local ISP regional fibra, cobre, rádio, satélite Taxa de transmissão = largura de banda (bandwidth) roteadores: encaminham pacotes (pedaços) de dados através da rede Rede da empresa Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 14 Usos interessantes para a Internet Porta retratos IP Torradeira com acesso Web + Previsão do tempo O menor servidor Web do mundo http://d116.com/ace/index.html Internet Phones - VoIP Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 15 O que é a Internet: visão dos componentes ˆ protocolos: controla o envio e recepção de mensagens  ˆ Internet: “rede de redes”   ˆ ex., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP roteador workstation servidor móvel ISP local livremente hierárquica Internet pública versus intranet privada ISP regional Padrões Internet   RFC: Request for Comments IETF: Internet Engineering Task Force Rede da empresa Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 16 O que é a Internet: visão dos serviços ˆ a infraestrutura de comunicação permite o uso de aplicações distribuídas:  ˆ WWW, email, jogos, comércio eletrônico, compartilhamento de arquivos (MP3) serviços de comunicação disponibilizados:   sem conexões, não confiável orientado a conexões e confiável Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 17 1. Introdução às Redes de Computadores 1.1 - Evolução dos Sistemas de Computação 1.2 - Conceito de Redes de Computadores 1.3 - A Internet e seus Serviços 1.4 - Protocolos Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 18 O que é um protocolo? protocolos humanos: ˆ “que horas são?” ˆ “tenho uma dúvida” ˆ apresentações … msgs específicas são enviadas … ações específicas são realizadas quando as msgs são recebidas, ou acontecem outros eventos Protocolos de rede: ˆ máquinas ao invés de pessoas ˆ 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 Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 19 O que é um protocolo? um protocolo humano e um protocolo de rede: Oi TCP connection req. Oi TCP connection reply. Que horas são? Get http://www.ugf.br 2:00 tempo Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 20 2. Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviço 2.1 - Organizações Internacionais de Padronização 2.2 - Modelos de Camadas 2.3 - Modelo de Referência OSI da ISO 2.4 - Modelo TCP/IP 2.5 - Comparação entre os Modelos OSI e TCP/IP Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 21 Padronização ˆ ˆ Conjunto de convenções para interconexão de equipamentos. Há algum tempo os grandes fabricantes desenvolveram soluções proprietárias para a interconexão de seus equipamentos   ˆ ˆ ˆ IBM - System Network Architecture (SNA) - 1974 DEC - DEC Network Architecture (DNA) - 1974 Motivação: Necessidade de interconexão dessas soluções proprietárias. Preservação de investimentos Æ segurança Maior número de fabricantes Æ regras de mercado Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 22 Padronização ˆ Organizações de Padronização  As organizações de padronização podem ser classificadas pelo seu enfoque técnico e por sua estrutura geográfica e política.  Organizações importantes para o tópico de redes de computadores • • • ISO - International Standards Organization IEC - International Eletrotechnical Comission ITU-T - International Telecommunications Union Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 23 Organizações de Padronização ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ISO – Organização internacional fundada em 1946. Os membros da ISO são os órgãos de padronização de 157 países. O representante do Brasil é a ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. O representante Americano é o ANSI – American National Standards Institute. Fazem parte do ANSI:   IEEE - Institute of Electrical and Eletronics Engineers TIA - Telecommunications Industries Association Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 24 Organizações de Padronização Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 25 Organizações de Padronização Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 26 Organizações de Padronização Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 27 Modelo de Referência OSI ˆ ISO 7498 - Reference Model for Open Systems Interconnection (RM-OSI)    Necessidade de padrões para interconexão de sistemas heterogêneos. Modelo de referência para interconexão aberta de sistemas. Definição da estrutura básica para o desenvolvimento coordenado de padrões. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 28 2. Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviço 2.1 - Organizações Internacionais de Padronização 2.2 - Modelos de Camadas 2.3 - Modelo de Referência OSI da ISO 2.4 - Modelo TCP/IP 2.5 - Comparação entre os Modelos OSI e TCP/IP Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 29 “Camadas” de Protocolos As redes são complexas! ˆ muitos “pedaços”:  hosts  roteadores  enlaces de diversos meios  aplicações  protocolos  hardware, software Pergunta: Há alguma esperança em conseguirmos organizar a estrutura da rede? Ou pelo menos a nossa discussão sobre redes? Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 30 Funcionalidade de uma empresa aérea em camadas bilhete (compra) bilhete (reclam.) bilhete bagagem (desp.) bagagem (recup.) bagagem portão (embarque) portão (desembq) portão pista (decolagem) pista (aterriss.) decol./aterris. roteamento avião roteam..avião roteamento avião Aeroporto de partida roteam. avião roteam. avião centros de controle de tráfego aéreo intermediários Aeroporto de chegada Camadas: cada camada implementa um serviço  através de ações internas à camada  depende dos serviços providos pela camada inferior Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 31 Organização de uma viagem aérea bilhete (compra) bilhete (reclamação) bagagem (check in) bagagem (recup.) portão (embarque) portão (desembarque) decolagem aterrissagem roteamento do avião roteamento do avião roteamento do avião ˆ uma série de etapas Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 32 Por que dividir em camadas? Lidar com sistemas complexos: estrutura explícita permite a identificação e relacionamento entre as partes do sistema complexo  modelo de referência em camadas para discussão ˆ modularização facilita a manutenção e atualização do sistema  mudança na implementação do serviço da camada é transparente para o resto do sistema  ex., mudança no procedimento no portão não afeta o resto do sistema ˆ Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 33 Modelo de Camadas ˆ ˆ ˆ ˆ Usando este conceito, as redes são organizadas em uma série de camadas ou níveis. A quantidade, nome, conteúdo e funções de cada camada difere de um tipo de rede para a outra. O propósito de cada camada é oferecer um certo grupo de serviços para a camada superior. Os serviços são oferecidos de forma encapsulada, ocultando os detalhes da implementação do serviço. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 34 Modelo de Camadas ˆ ˆ ˆ ˆ A camada n de uma máquina executa uma comunicação com a camada equivalente da outra máquina. As regras da conversação entre as camadas são denominadas protocolo da camada n. Como já foi dito antes, o protocolo é um acordo entre entidades de uma comunicação sobre a forma como a comunicação procederá. Os dois lados da comunicação devem respeitar o protocolo para que a comunicação seja possível. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 35 Modelo de Camadas A figura apresenta uma rede de 5 camadas. ˆ As entidades que ocupam as mesmas camadas em diferentes máquinas são chamadas pares. ˆ Os pares se comunicam utilizando o protocolo da camada. ˆ Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 36 Modelo de Camadas ˆ ˆ ˆ ˆ Na realidade nenhum dado é transferido diretamente da camada n em uma máquina para a camada n da outra. Cada camada passa os dados e informações de controle para a camada imediatamente abaixo. Após o recebimento da mensagem, informações de identificação e controle são adicionadas à mensagem (header ou header + trailer), e a mensagem é então enviada para a camada seguinte. Sob a camada 1 se encontra o meio físico através do qual a comunicação efetivamente ocorre. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 37 Modelo de Camadas ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ Na realidade nenhum dado é transferido diretamente da camada n em uma máquina para a camada n da outra. Cada camada passa os dados e informações de controle para a camada imediatamente abaixo. Após o recebimento da mensagem, informações de identificação e controle são adicionadas à mensagem (header ou header + trailer), e a mensagem é então enviada para a camada seguinte. A função de cada camada é prover serviços para a camada superior. Sob a camada 1 se encontra o meio físico através do qual a comunicação efetivamente ocorre. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 38 2. Camadas de Protocolos e seus Modelos de Serviço 2.1 - Organizações Internacionais de Padronização 2.2 - Modelos de Camadas 2.3 - Modelo de Referência OSI da ISO 2.4 - Modelo TCP/IP 2.5 - Comparação entre os Modelos OSI e TCP/IP Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 39 Modelo de Referência OSI da ISO ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ISO 7498 - Reference Model for Open Systems Interconnection (RM-OSI) - 1977 Qualifica padrões para intercâmbio de informações entre sistemas. O modelo OSI não define a arquitetura da rede. O modelo define o que cada camada deve fazer. Através do modelo são gerados documentos específicos que definem com precisão os serviços e protocolos de cada camada do modelo OSI. http://pt.wikipedia.org/wiki/Modelo_OSI Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 40 Modelo de Referência OSI da ISO ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ O fato de dois sistemas distintos seguirem o modelo OSI não garante que eles poderão trocar informações entre si. Para que dois sistemas possam trocar informações, é necessário que escolham opções compatíveis de serviço/protocolo, para todas as camadas do modelo. O modelo OSI permite que sejam usadas diferentes opções de serviços e/ou protocolos. Para compatibilizar as opções de serviços e protocolos a ISO elaborou o conceito de perfis funcionais para cada camada. O modelo OSI possui sete camadas. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 41 Modelo OSI Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 42 Modelo OSI – Camada de Aplicação ˆ Oferece aos processos os meios Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física para que estes utilizem o ambiente de comunicação OSI. ˆ Define funções de gerenciamento e mecanismos genéricos que servem de suporte à construção de aplicações distribuídas. ˆ Possui elementos de serviço específicos de cada protocolo de aplicação. ˆ Ex: FTP (File Transfer Protocol), TELNET (Login Remoto), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), HTTP (Hyper Text Transfer Protocol), etc. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 43 Modelo OSI – Camada de Apresentação ˆ Realiza transformações Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace adequadas nos dados, antes do seu envio à camada de sessão. ˆ Realiza compressão de textos, criptografia, conversão de padrões de terminais e arquivos para padrões de rede. ˆ Existe uma correspondência entre os endereços de apresentação e de sessão, não há multiplexação nesta camada de protocolo. Física Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 44 Modelo OSI – Camada de Sessão ˆ Fornece mecanismos que Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física permitem estruturar os circuitos oferecidos pela camada de transporte. ˆ Serviços oferecidos – gerenciamento de token, controle de diálogo e gerenciamento de atividades. ˆ Através do ponto de sincronização permite o restabelecimento da comunicação a partir do ponto onde foi encerrada. ˆ Trabalha com o conceito de atividade que torna possível aos usuários distinguir partes do intercâmbio. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 45 Modelo OSI – Camada de Transporte ˆ Fornece uma comunicação fim-a- Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física ˆ ˆ ˆ ˆ fim realmente confiável. Esta camada isola as camadas superiores da parte de transmissão da rede. Realiza multiplexação e splitting. Também efetua controle de fluxo, seqüenciação, detecção e recuperação de erros. Ex: TCP (Transfer Control Protocol), UDP (User Datagram Protocol), SPX (Sequenced Packet Exchange). Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 46 Modelo OSI – Camada de Rede ˆ Fornece à camada de transporte Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física ˆ ˆ ˆ ˆ uma independência quanto a considerações de chaveamento e roteamento. A camada de rede está ligada ao roteamento dos pacotes na rede. Pode trabalhar orientado ou não orientado à conexão. É a camada que efetivamente permite a conexão entre as diferentes redes. Ex: IP (Internet Protocol), IPX (Internetwork Packet Exchange), Protocolos de Roteamento, etc. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 47 Modelo OSI – Camada de Enlace ˆ Detecta e opcionalmente corrige Aplicação Apresentação ˆ Sessão Transporte Rede Enlace Física ˆ ˆ ˆ erros que ocorram na camada física. Trabalha através da partição da cadeia de bits em quadros, cada um contendo alguma forma de redundância para detecção de erros. Pode conter também algum mecanismo de controle de fluxo. A correção de erros, neste nível de protocolo é opcional. Ex.: PPP (Point-to-Point Protocol), Ethernet, Token-Ring, FrameRelay, etc. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 48 Modelo OSI – Camada Física ˆ Fornece as características Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace Física mecânicas, elétricas, funcionais e de procedimento para ativar, manter e desativar conexões físicas. ˆ Opera a transmissão de bits entre entidades da camada superior (enlace). ˆ O protocolo da camada física dedica-se a transmissão de uma cadeia de bits. ˆ A função da camada física é permitir o envio de uma cadeia de bits sem se preocupar com o significado ou forma como os bits estão agrupados. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 49 Modelo OSI - Comunicação Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 50 Camadas: comunicação lógica Cada camada: ˆ distribuída ˆ as “entidades” implementam as funções das camadas em cada nó ˆ as entidades executam ações, trocam mensagens entre parceiras aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 51 Camadas: comunicação lógica Ex.: transporte ˆ recebe dados da ˆ ˆ ˆ ˆ aplicação adiciona endereço e verificação de erro para formar o “datagrama” envia o datagrama para a parceira espera que a parceira acuse o recebimento (ack) analogia: correio dados aplicação transporte transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física ack dados rede enlace física aplicação transporte rede enlace física dados aplicação transporte transporte rede enlace física Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 52 Camadas: comunicação física dados aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física rede enlace física aplicação transporte rede enlace física dados aplicação transporte rede enlace física Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 53 origem mensagem segmento Ht datagrama Hn Ht quadro Hl Hn Ht M M M M Encapsulamento aplicação transporte rede enlace física Hl Hn Ht M enlace física Hl Hn Ht M switch destino M Ht M Hn Ht M Hl Hn Ht M aplicação transporte rede enlace física Hn Ht M Hl Hn Ht M rede enlace física Hn Ht M Hl Hn Ht M roteador Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 54 Modelo TCP/IP ˆ Desenvolvido pela DARPA-EUA – Defense ˆ ˆ ˆ ˆ Advanced Research Projects Agency. Os padrões são controlados pelo IAB – Internet Architecture Board. O desenvolvimento dos padrões se dá através de RFCs – Request For Comments. A arquitetura da Internet (TCP/IP) dá ênfase total à interligação de diferentes tecnologias. Para que a interligação seja possível é necessário conectar uma máquina entre redes, denominada gateway. aplicação transporte rede enlace física Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 55 Modelo TCP/IP ˆ aplicação: dá suporte a aplicações de rede  FTP, SMTP, HTTP, DNS, POP ˆ modelo cliente / servidor ˆ interação direta com o usuário aplicação transporte rede enlace física Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 56 Modelo TCP/IP ˆ transporte: transferência de dados host-a-host  TCP, UDP ˆ circuito virtual / datagrama ˆ multiplexação / demultiplexação ˆ controle de fluxo (TCP) ˆ controle de congestionamento (TCP) ˆ confiabilidade → reconhecimento de dados (TCP) aplicação transporte rede enlace física Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 57 Modelo TCP/IP ˆ rede: roteamento de datagramas da origem até o destino  IP, ARP, ICMP, protocolos de roteamento ˆ circuito virtual / datagrama ˆ endereçamento ˆ mapeamento entre endereço de rede e de enlace ˆ segmentação (fragmentação) ˆ roteamento / comutação ˆ controle de congestionamento aplicação transporte rede enlace física Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 58 Modelo TCP/IP ˆ enlace: transferência de dados entre elementos de rede vizinhos  PPP, Ethernet, Token Ring ˆ delimitação de quadros e acesso ao enlace ˆ entrega confiável ˆ controle de fluxo ˆ detecção de erros ˆ endereços físicos – mac address aplicação transporte rede enlace física Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 59 Modelo OSI x Modelo TCP/IP Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 60 3. Redes de Computadores 3.1 - Tipos de Redes 3.2 - A Periferia da Rede 3.3 - O Núcleo da Rede 3.4 - Redes de Acesso e Meios Físicos 3.5 - Atraso e Perda em Redes de Comutação de Pacotes 3.6 - Dispositivos de Rede Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 61 Tipos de Redes de Computadores ƒ LAN (Local Area Network) ƒ Conjunto de sistemas computacionais interconectados em uma área limitada, como uma sala, prédio ou campus ƒ Altas taxas de transmissão (de 10Mbps a 10 Gbps) ƒ Baixas taxas de erro ƒ Meio de transmissão privado ƒ Ex. Ethernet, Token Ring Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 62 Tipos de Redes de Computadores ƒ MAN (Metropolitan Area Network) ƒ Com características semelhantes às LAN’s, interconecta prédios, escritórios matriz/filial em uma cidade ƒ Cobrem distâncias maiores operando com velocidades maiores ƒ Taxas de transmissão da ordem de Mbps (Megabits/seg) ƒ Organizadas como WANs na topologia mas com características de LANs ƒ Baixas taxas de erro Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 63 Tipos de Redes de Computadores ƒ WAN (Wide Area Network) ƒ Permite conectar sistemas ou redes locais geograficamente distantes. Ex.: Comunicação entre estados ou países ƒ As taxas de transmissão são, geralmente da ordem de Kbps (Kilobits/seg), mas podem chegar a Mbps (Megabits/seg) ou Gbps. As taxas de erros na transmissão são maiores que nas LANs e MANs ƒ Os meios de transmissão são geralmente públicos Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 64 Tipos de Redes de Computadores ƒ Outros Tipos ƒ PAN (Personal Area Network) ƒ Rede de dispositivos “pessoais” como celulares, PDA’s e outros ƒ SAN (Storage Area Network) ƒ Rede de dispositivos de armazenamento Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 65 Tipos em relação à conexão física no enlace ƒ Ponto a Ponto ƒ Apenas dois pontos de comunicação, um em cada extremidade ƒ Multiponto (Broadcast/Difusão) ƒ Três ou mais dispositivos com possibilidade de utilização do mesmo enlace Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 66 Tipos em relação à comunicação no enlace ƒ Simplex ƒ O enlace é utilizado apenas em um dos dois sentidos de transmissão ƒ Half-Duplex ƒ O enlace é utilizado nos dois sentidos da transmissão, alternadamente ƒ Full-Duplex ƒ O enlace é utilizado nos dois sentidos da transmissão, simultaneamente Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 67 Topologias Uma topologia de rede define como os vários sistemas computacionais estão fisicamente interconectados ˆ A topologia de uma rede de comunicação refere-se à forma como os enlaces físicos e os nós de comutação estão organizados, determinando os caminhos físicos existentes e utilizáveis entre quaisquer pares de estações conectadas a essa rede ˆ Dependendo do tipo de rede (LAN, MAN ou WAN) existirá uma ou mais topologias adequadas ˆ Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 68 Topologias (LAN e MAN) ƒ Estrela ƒ Cada nó é interligado a um nó central ƒ Nó central – processamento de dados e/ou gerência de comunicações ƒ Nó central com função de chaveamento de pacotes ou circuitos ƒ Problema: confiabilidade Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 69 Topologias (LAN e MAN) ƒ Barra ƒ Configuração Multiponto ƒ Cada nó pode ouvir todas as informações transmitidas ƒ Variedade de mecanismos para o controle de acesso à barra ƒ Interfaces são passivas – falhas não causam a parada total do sistema Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 70 Topologias (LAN e MAN) ƒ Anel ƒ Série de repetidores ligados por um meio físico ƒ Normalmente unidirecionais ƒ Mensagem pode ser retirada pelo nó destino ou voltar até a origem ƒ Problemas: quebra em qualquer dos enlaces entre os repetidores ou falha no repetidor, causam falha em toda a rede Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 71 Topologias (WAN) ƒ Totalmente Ligada (Mesh) ƒ Todas as estações são interligadas duas a duas entre si através de um caminho físico dedicado ƒ Rede com N estações: ƒ N(N-1)/2 ligações ponto a ponto ƒ Topologia economicamente inviável Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 72 Topologias (WAN) ƒ Parcialmente Ligada ƒ Introdução de caminhos redundantes ƒ Aumento da confiabilidade e do desempenho através do paralelismo da comunicação ƒ Uma mensagem pode passar por vários sistemas intermediários Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 73 Topologias (WAN) ƒ Anel ƒ Série de repetidores ligados por um meio físico ƒ Unidirecionais ƒ Mensagem pode ser retirada pelo nó destino ou voltar até a origem ƒ Problemas: quebra em qualquer dos enlaces entre os repetidores ou falha no repetidor, causam falha em toda a rede Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 74 3. Redes de Computadores 3.1 - Tipos de Redes 3.2 - A Periferia da Rede 3.3 - O Núcleo da Rede 3.4 - Redes de Acesso e Meios Físicos 3.5 - Atraso e Perda em Redes de Comutação de Pacotes 3.6 - Dispositivos de Rede Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 75 Uma olhada mais de perto na estrutura da rede: ˆ periferia da rede: aplicações e hospedeiros (hosts) ˆ núcleo da rede:  roteadores  rede de redes ˆ redes de acesso, meio físico: enlaces de comunicação Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 76 A borda da rede: ˆ Sistemas finais (hosts):    rodam programas de aplicação ex., WWW, email na “borda da rede” ˆ modelo cliente/servidor   o host cliente faz os pedidos, são atendidos pelos servidores ex., cliente WWW (browser)/ servidor; cliente/servidor de email ˆ modelo peer-peer:   uso mínimo (ou nenhum) de servidores dedicados ex.: Gnutella, KaZaA Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 77 Serviço orientado a conexões Objetivo: transferência de dados entre sistemas finais. ˆ ˆ handshaking: inicialização (prepara para) a transf. de dados   ˆ serviço TCP [RFC 793] Alô, alô protocolo humano inicializa o “estado” em dois hosts que desejam se comunicar TCP - Transmission Control Protocol  serviço orientado a conexão da Internet transferência de dados através de um fluxo de bytes ordenados e confiável  ˆ controle de fluxo :  ˆ perda: reconhecimentos e retransmissões transmissor não inundará o receptor controle de congestionamento :  transmissor “diminui a taxa de transmissão” quando a rede está congestionada. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 78 Serviço sem conexão Objetivo: transferência de dados entre sistemas finais  ˆ mesmo que antes! UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]:  serviço sem conexão  transferência de dados não confiável  não controla o fluxo  nem congestionamento Aplicações que usam TCP: ˆ HTTP (WWW), FTP (transferência de arquivo), Telnet (login remoto), SMTP (email) Aplicações que usam UDP: ˆ streaming media, teleconferência, telefonia Internet Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 79 3. Redes de Computadores 3.1 - Tipos de Redes 3.2 - A Periferia da Rede 3.3 - O Núcleo da Rede 3.4 - Redes de Acesso e Meios Físicos 3.5 - Atraso e Perda em Redes de Comutação de Pacotes 3.6 - Dispositivos de Rede Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 80 O Núcleo da Rede Malha de roteadores interconectados ˆ A pergunta fundamental: como os dados são transferidos através da rede? ˆ   comutação de circuitos: circuito dedicado por chamada: rede telefônica comutação de pacotes: os dados são enviados através da rede em pedaços discretos. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 81 Comutação de Circuitos Recursos fim a fim são reservados para a chamada. Banda do enlace, capacidade dos comutadores ˆ recursos dedicados: sem compartilhamento ˆ desempenho tipo circuito (garantido) ˆ necessita estabelecimento de conexão ˆ Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 82 Comutação de Circuitos recursos da rede (ex., banda) são divididos em “pedaços” ˆ pedaços alocados às chamadas ˆ o pedaço do recurso fica ocioso se não for usado pelo seu dono (não há compartilhamento) ˆ ˆ como é feita a divisão da banda de um canal em “pedaços” (multiplexação)   divisão de frequência divisão de tempo Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 83 Comutação de Circuitos: FDM e TDM Exemplo: FDM 4 usuários freqüência tempo TDM freqüência tempo Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 84 Exemplo numérico ˆ Quanto tempo leva para enviar um arquivo de 640.000 bits de um host A para um host B através de uma rede de comutação de circuitos?  Todos os enlaces são de 2,048 Mbps (E1)  Cada enlace usa TDM com 32 slots (fatias)  500 mseg para estabelecer um circuito fim-afim Calcule! Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 85 Comutação de Pacotes Disputa por recursos: Cada fluxo de dados fim a fim é dividido em pacotes ˆ a demanda total pelos recursos pode superar a ˆ pacotes dos usuários A, B quantidade disponível compartilham os recursos ˆ congestionamento: da rede pacotes são enfileirados, ˆ cada pacote usa toda a esperam para usar o banda do canal enlace ˆ recursos são usados ˆ armazena e retransmite: quando necessário, pacotes se deslocam uma etapa por vez Divisão da banda em “pedaços” Alocação dedicada Reserva de recursos   transmite num enlace espera a vez no próximo Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 86 Comutação de Pacotes: Multiplexação Estatística Ethernet 10 Mbps A B multiplexação estatística C 2 Mbps fila de pacotes esperando pelo enlace de saída D 34 Mbps E A seqüência de pacotes A & B não possuem um padrão constante Î multiplexação estatística Em TDM cada host utiliza o mesmo slot em cada um dos quadros TDM. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 87 Comutação de pacotes versus comutação de circuitos A comutação de pacotes permite que mais usuários usem a rede! ˆ Enlace de 1 Mbit ˆ cada usuário:   ˆ comutação por circuitos:  ˆ 100Kbps quando “ativo” ativo 10% do tempo N usuários Enlace de 1 Mbps 10 usuários comutação por pacotes:  com 35 usuários, probabilidade > 10 ativos menor que 0,004 Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 88 Comutação de pacotes versus comutação de circuitos A comutação de pacotes ganha de lavagem? ˆ Ótima para dados em surtos  compartilhamento dos recursos  não necessita estabelecimento de conexão ˆ Congestionamento excessivo: atraso e perda de pacotes  necessita de protocolos para transferência confiável de dados, controle de congestionamento ˆ 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 Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 89 Comutação de Pacotes: armazene-eretransmita L R R Leva L/R segundos para transmitir um pacote de L bits em um canal de R bps ˆ Todo o pacote deve chegar ao roteador antes que possa ser transmitido no próximo canal: armazene e ˆ R Exemplo: ˆ L = 7,5 Mbits ˆ R = 1,5 Mbps ˆ atraso = 15 seg retransmita ˆ atraso = 3L/R Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 90 Comutação de pacotes: Segmentação de mensagens Quebre agora a mensagem em 5000 pacotes Cada pacote de 1.500 bits ˆ 1 mseg para transmitir um pacote em um canal ˆ pipelining: cada canal funciona em paralelo ˆ Atraso reduzido de 15 seg para 5,002 seg ˆ Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 91 Redes comutadas por pacotes: encaminhamento (forwarding) ˆ Objetivo: mover pacotes entre roteadores da origem até o destino  diversos algoritmos de escolha de caminhos • Distance Vector, Link State ˆ redes datagrama:    ˆ o endereço do destino determina 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 Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 92 Circuitos Virtuais Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 93 Comutação de Circuitos Comutação de Mensagens Comutação de Pacotes Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 94 Taxonomia de Redes Redes de Telecomunicações Redes comutadas por pacotes Redes comutadas por circuitos FDM TDM Redes com CVs Redes datagrama • Uma rede Datagrama não é orientada a conexão ou sem conexão. •A Internet provê tanto serviços orientados a conexão (TCP) quanto não-orientados a conexão (UDP) para as aplicações. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 95 Exercícios ˆ Dois hosts estão conectados por um único enlace de 1,5 Mbps. Uma mensagem de 3 Mbits é enviada de um host para o outro usando a comutação de pacotes. Qual o atraso de transmissão fim-a-fim? ˆ Agora suponha que há um roteador entre os dois hosts. O mesmo arquivo de 3 Mbits será enviado. Não há congestionamento, de modo que a mensagem é transmitida ao segundo enlace assim que o roteador receber a mensagem inteira. Qual o atraso de transmissão fim-a-fim? Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 96 Exercícios ˆ Suponha agora que há apenas um enlace de 100 Mbps entre os dois hosts e que há 10 canais TDM no enlace. Um arquivo de 50 Mbytes é enviado por um dos canais. Para estabelecer um circuito fim–a–fim são necessários 500 mseg. Qual o atraso de transmissão fim-a-fim? Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 97 Exercícios ˆ Seja uma comunicação entre o host A e o host C que possui como elemento intermediário o roteador B que utilize comutação de circuitos com os seguintes parâmetros:    Tempo de alocação de circuito: 100 ms Taxa de transmissão: 10 Mbps Tamanho da mensagem: 1 Mbit ˆ Qual o tempo total de transmissão da mensagem? Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 98 Exercícios ˆ Seja uma comunicação entre o host A e o host C que possui como elemento intermediário o roteador B que utilize comutação de mensagens com os seguintes parâmetros:   Taxa de transmissão: 10 Mbps Tamanho da mensagem: 1 Mbit ˆ Qual o tempo total de transmissão da mensagem? Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 99 Exercícios ˆ Seja uma comunicação entre o host A e o host C que possui como elemento intermediário o roteador B que utilize comutação de pacotes com os seguintes parâmetros:    Taxa de transmissão: 10 Mbps Tamanho da mensagem: 1 Mbit Tamanho do pacote: 1 Kbit ˆ Qual o tempo total de transmissão da mensagem? ˆ Compare as técnicas de comutação em relação ao tempo de transmissão. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 100 3. Redes de Computadores 3.1 - Tipos de Redes 3.2 - A Periferia da Rede 3.3 - O Núcleo da Rede 3.4 - Redes de Acesso e Meios Físicos 3.5 - Atraso e Perda em Redes de Comutação de Pacotes 3.6 - Dispositivos de Rede Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 101 Redes de acesso e meios físicos P: Como conectar os sistemas finais aos roteadores de borda? ˆ redes de acesso residencial ˆ redes de acesso institucional (escola, empresa) ˆ redes de acesso móvel Considere: ˆ largura de banda (bits por segundo) da rede de acesso? ˆ compartilhada ou dedicada? Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 102 Acesso residencial: acesso ponto a ponto ˆ Discado (Dialup) via modem   acesso direto ao roteador de até 56Kbps (teoricamente) Não dá para usar a Internet e telefonar ao mesmo tempo! ˆ RDSI/ISDN:   rede digital de serviços integrados: conexão digital de 128Kbps ao roteador. Serviço DVi (Digital Voice Image) da Telemar. ˆ ADSL: asymmetric digital subscriber line     até 1 Mbps upstream até 8 Mbps downstream Velox (Oi/Telemar) Virtua (Net) Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 103 ADSL: Espectro de freqüências Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 104 Acesso residencial: ADSL Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 105 Acesso residencial: cable modems ˆ HFC: hybrid fiber coax  ˆ rede de cabos e fibra conectam as residências ao roteador do ISP   ˆ assimétrico: até 30Mbps descida (downstream), 2 Mbps subida (upstream). acesso compartilhado ao roteador pelas residências questões: congestionamento, dimensionamento implantação: disponível através de empresas de TV a cabo, ex.: AJATO (TVA) e VIRTUA (Net) Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 106 Acesso residencial: cable modems Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 107 Acesso residencial: cable modems Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 108 Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral Tipicamente entre 500 a 5.000 casas cable headend Rede de distribuição (simplificada) casa Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 109 Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral cable headend Rede de distribuição (simplificada) casa Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 110 Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral servidore(s) cable headend Rede de distribuição (simplificada) casa Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 111 Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral FDM: V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O D A T A D A T A C O N T R O L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Canais cable headend Rede de distribuição (simplificada) casa Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 112 Acesso institucional: rede local Rede Local (LAN - Local Area Network) da empresa/univ. conecta sistemas finais ao roteador de borda ˆ Ethernet:  cabos compartilhados ou dedicados conectam o sistema final ao roteador  10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet ˆ Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 113 Redes de acesso sem fio (wireless) ˆ rede de acesso compartilhado sem fio conecta o sistema final ao roteador  Via estação base = “ponto de acesso” ˆ LANs sem fio:     ondas de rádio substituem os fios 802.11b : 11 Mbps 802.11g : 54 Mbps 802.11n (draft) : 300 Mbps ˆ acesso sem fio com maior cobertura    Provido por uma operadora 3G ~ 1 Mbps WAP/GPRS roteador estação base hosts móveis Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 114 Redes domésticas Componentes típicos da rede doméstica: ˆ ADSL ou cable modem ˆ roteador/firewall/NAT ˆ Ethernet ˆ Ponto de acesso wireless para cable headend cable roteador/ modem firewall Ethernet (comutado) Laptops wireless Ponto de acesso wireless Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 115 Meios Físicos Bit: Propaga-se entre o transmissor e o receptor ˆ enlace físico: o que está entre o transmissor e o receptor ˆ meios guiados: ˆ  ˆ os sinais se propagam em meios sólidos: cobre, fibra Par Trançado (TP Twisted Pair) ˆ dois fios de cobre isolados   Categoria 3: fios tradicionais de telefonia, 10 Mbps Ethernet Categoria 5: 100Mbps Ethernet meios não guiados:  os sinais se propagam livremente, ex. rádio Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 116 Meios físicos: cabo coaxial, fibra Cabo de fibra óptica: Cabo coaxial: ˆ fio (transporta o sinal) dentro de outro fio (blindagem)   banda básica (baseband): canal único no cabo banda larga (broadband): múltiplos canais num cabo bidirecional ˆ uso comum em Ethernet 10Mbps ˆ fibra de vidro transporta pulsos de luz ˆ opera em alta velocidade: ˆ  ˆ transmissão ponto a ponto de alta velocidade (ex., 10 Gbps) baixa taxa de erros: repetidores mais afastados; imune a ruído eletromagnético Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 117 Meios físicos: rádio sinal transportado em ondas eletromagnéticas ˆ não há “fio” físico ˆ bidirecional ˆ efeitos do ambiente de propagação: ˆ    reflexão obstrução por objetos interferência Tipos de enlaces de rádio: ˆ microondas  ˆ LAN (ex., Wifi)  ˆ 11Mbps, 54Mbps longa distância (ex., celular)  ˆ ex.: canais de até 45 Mbps ex. 3G, 100’s kbps satélite    canal de até 50Mbps (ou múltiplos canais menores) atraso fim a fim de 270 mseg GEOS versus LEOS Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 118 3. Redes de Computadores 3.1 - Tipos de Redes 3.2 - A Periferia da Rede 3.3 - O Núcleo da Rede 3.4 - Redes de Acesso e Meios Físicos 3.5 - Atraso e Perda em Redes de Comutação de Pacotes 3.6 - Dispositivos de Rede Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 119 Como ocorrem as perdas e atrasos? Pacotes enfileiram nos buffers do roteador taxa de chegada de pacotes ao enlace excede a capacidade do link de saída. ˆ pacotes enfileiram, esperam pela vez ˆ pacote em transmissão (atraso) A B enfileiramento de pacotes (atraso) buffers livres (disponíveis): pacotes que chegam são descartados (perda) se não houver buffers livres Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 120 Quatro fontes de atraso dos pacotes ˆ 1. processamento no nó: ˆ 2. enfileiramento   verificação de bits errados identificação do enlace de saída   tempo de espera no enlace de saída até a transmissão depende do nível de congestionamento do roteador transmissão A propagação B processamento enfileiramento no nó Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 121 Atraso em redes comutadas por pacotes 3. Atraso de transmissão: ˆ R=largura de banda do enlace (bps) ˆ L=compr. do pacote (bits) ˆ tempo para enviar os bits no enlace = L/R transmissão A 4. Atraso de propagação: ˆ d = compr. do enlace ˆ s = velocidade de propagação no meio (~2x108 m/seg) ˆ atraso de propagação = d/s Nota: s e R são valores muito diferentes! propagação B processamento enfileiramento no nó Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 122 Analogia com uma Caravana 100 km Caravana pedágio de dez carros ˆ Os carros se “propagam” a 100 km/h ˆ O pedágio leva 12 seg para atender um carro (tempo de transmissão) ˆ carro~bit; caravana ~ pacote ˆ P: Quanto tempo leva até que a caravana esteja enfileirada antes do segundo pedágio? 100 km pedágio ˆ Tempo para “atravessar” toda a caravana através do pedágio para a estrada = 12*10 = 120 sec ˆ Tempo para que o último carro se propaga do primeiro para o segundo pedágio: 100km/(100km/h)= 1 h ˆ R: 62 minutos Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 123 Analogia com uma Caravana (mais) 100 km Caravana pedágio de dez carros ˆ Os carros agora se “propagam” a 1000 km/h ˆ Os pedágios agora levam em torno de 1 min para atender um carro ˆ P: Os carros chegarão ao segundo pedágio antes que todos os carros tenham sido atendidos no primeiro pedágio? 100 km pedágio ˆ Sim! Após 7 min, o 1o. Carro chega ao 2o. Pedágio e ainda há 3 carros no 1o. pedágio. ˆ 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 AWL : http://media.pearsoncmg.com/ aw/aw_kurose_network_2/appl ets/transmission/delay.html Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 124 Atraso no nó d nó = d proc + d enfil + d trans + d prop ˆ dproc = atraso de processamento  ˆ dqueue = atraso de enfileiramento  ˆ depende do congestionamento dtrans = atraso de transmissão  ˆ tipicamente de poucos microsegs ou menos = L/R, significativo para canais de baixa velocidade dprop = atraso de propagação  poucos microsegs a centenas de msegs Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 125 Atraso de enfileiramento R=largura de banda do enlace (bps) ˆ L=compr. do pacote (bits) ˆ a=taxa média de chegada de pacotes ˆ intensidade de tráfego = La/R La/R ~ 0: pequeno atraso de enfileiramento ˆ La/R -> 1: grande atraso ˆ La/R > 1: chega mais “trabalho” do que a capacidade de atendimento, atraso médio infinito! ˆ Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 126 Exercícios ˆ Calcule o tempo total que leva a transmissão de um arquivo de 1MB do ponto A ao ponto B, utilizando de um link de satélite GEO, a 500 kbps. Considere a distância a ser percorrida de 72.000 km (36.000 km de altura) e 260 ms de atraso de retransmissão do satélite. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 127 Exercícios ˆ O Sea-Me-We-3 é o maior sistema de cabos submarinos do mundo, com 39.000 Km de comprimento. Inclui 39 pontos de presença em 33 países e 4 continentes, da Europa Ocidental (incluindo Alemanha, França e Inglaterra) a Ásia Oriental (China, Japão e Singapura) e Austrália. Utilizando este cabo submarino, calcule o atraso de ponta a ponta (algo como da Alemanha à Austrália, passando pelo canal de Suez) para a transferência de um arquivo de 5 Gbytes, a uma taxa de transmissão de 10Gbps. Considere a velocidade de propagação na fibra ótica de 2,4 x 108 metros/s e despreze outros atrasos. Imagine uma situação utópica na qual este enlace está todo para você.... Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 128 Atrasos e rotas “reais” da Internet ˆ Como são os atrasos e as perdas reais da Internet? ˆ Programa Traceroute : fornece medições de atraso da fonte até os diversos roteadores ao longo do caminho fim-afim até o destino. Para cada i:  Envia três pacotes que alcançarão o roteador i no caminho até o   destino. O roteador i devolverá os pacotes ao transmissor O transmissor calcula o intervalo de tempo decorrido entre a transmissão e a chegada da resposta. 3 probes 3 probes 3 probes Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 129 Atrasos e rotas “reais” traceroute: roteadores, atrasos de ida e volta no caminho da origem até o destino source-dest path também: pingplotter, vários programas windows (tracert) 1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms 4 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 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms 8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms 10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms 16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 130 Traceroute (www.traceroute.org) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 thing-i.sdsc.edu (198.202.76.40) 0.415 ms 1.364 ms 0.478 ms thunder.sdsc.edu (198.202.75.5) 1.027 ms 1.959 ms 0.845 ms piranha.sdsc.edu (132.249.30.8) 1.392 ms 0.971 ms 1.256 ms sdg-hpr--sdsc-sdsc2-ge.cenic.net (137.164.27.53) 1.107 ms 0.833 ms 1.646 ms lax-hpr1--sdg-hpr1-10ge-l3.cenic.net (137.164.25.4) 12.299 ms 5.222 ms 4.129 ms abilene-LA--hpr-lax-gsr1-10ge.cenic.net (137.164.25.3) 52.650 ms 5.328 ms 5.327 ms snvang-losang.abilene.ucaid.edu (198.32.8.95) 13.085 ms 12.992 ms 13.272 ms dnvrng-snvang.abilene.ucaid.edu (198.32.8.2) 42.376 ms 43.627 ms 36.447 ms kscyng-dnvrng.abilene.ucaid.edu (198.32.8.14) 47.407 ms * 60.791 ms iplsng-kscyng.abilene.ucaid.edu (198.32.8.80) 301.250 ms 298.888 ms * chinng-iplsng.abilene.ucaid.edu (198.32.8.76) 61.772 ms 60.848 ms 71.536 ms abilene.nl1.nl.geant.net (62.40.103.165) 161.640 ms 161.587 ms 161.617 ms nl.de1.de.geant.net (62.40.96.101) 167.426 ms 167.697 ms 167.412 ms de1-1.de2.de.geant.net (62.40.96.130) 167.437 ms 167.747 ms 167.421 ms de.it1.it.geant.net (62.40.96.62) 176.583 ms 177.143 ms 176.567 ms it.es1.es.geant.net (62.40.96.185) 198.889 ms 198.929 ms 198.888 ms clara-br-gw.es1.es.geant.net (62.40.105.14) 398.838 ms 398.819 ms 398.783 ms 200.0.204.194 (200.0.204.194) 399.577 ms 399.352 ms 399.363 ms rj-pos2-0.bb3.rnp.br (200.143.253.102) 405.552 ms 405.193 ms 405.176 ms rj7507-fastethernet6-1.bb3.rnp.br (200.143.254.93) 406.627 ms 405.902 ms 405.965 ms ba-serial4-1-0.bb3.rnp.br (200.143.253.90) 436.836 ms 437.363 ms 437.128 ms 200.128.6.147 (200.128.6.147) 437.582 ms 438.540 ms 440.072 ms 200.128.80.130 (200.128.80.130) 440.742 ms 439.366 ms 438.056 ms Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 131 Traceroute (www.traceroute.org) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 thing-i.sdsc.edu (198.202.76.40) 0.441 ms 1.275 ms 1.295 ms thunder.sdsc.edu (198.202.75.5) 1.656 ms 1.941 ms 1.955 ms piranha.sdsc.edu (132.249.30.8) 1.027 ms 1.931 ms 9.723 ms inet-lax-isp--sdsc-sdsc2-ge.cenic.net (137.164.24.205) 4.849 ms 9.652 ms 3.988 ms 64.156.191.9 (64.156.191.9) 5.430 ms 4.533 ms 4.683 ms att-level3-oc48.LosAngeles1.Level3.net (4.68.127.134) 4.862 ms att-level3oc48.LosAngeles1.Level3.net (4.68.127.138) 5.680 ms att-level3oc48.LosAngeles1.Level3.net (4.68.127.134) 5.242 ms tbr1-p014001.la2ca.ip.att.net (12.123.29.2) 6.042 ms 5.723 ms 6.641 ms tbr1-cl2.dlstx.ip.att.net (12.122.10.49) 40.245 ms 38.811 ms 39.966 ms tbr2-cl1.attga.ip.att.net (12.122.2.90) 57.603 ms 56.266 ms 55.908 ms tbr1-p012501.attga.ip.att.net (12.122.9.157) 56.429 ms 56.023 ms 55.684 ms gbr4-p10.ormfl.ip.att.net (12.122.12.122) 64.324 ms 63.756 ms 64.373 ms gar1-p360.miufl.ip.att.net (12.123.200.237) 71.912 ms 71.795 ms 71.749 ms 12.118.175.78 (12.118.175.78) 73.160 ms 74.312 ms 73.686 ms 200.223.131.193 (200.223.131.193) 185.843 ms 186.183 ms 185.561 ms 200.223.131.213 (200.223.131.213) 184.640 ms 186.209 ms 184.655 ms 200.223.254.154 (200.223.254.154) 201.814 ms 203.325 ms 203.368 ms PO2-0.BDEA-BA-ROTN-01.telemar.net.br (200.223.131.57) 203.069 ms 202.266 ms 203.498 ms PO5-0.BDEA-BA-ROTD-02.telemar.net.br (200.223.131.62) 212.575 ms 204.653 ms 203.047 ms Po2.BDEA-BA-ROTD-01.telemar.net.br (200.164.60.2) 202.571 ms 203.086 ms 203.347 ms 200.223.254.34 (200.223.254.34) 203.084 ms 204.007 ms 202.899 ms 200.223.64.90 (200.223.64.90) 205.225 ms 206.013 ms 212.787 ms 200.223.74.249 (200.223.74.249) 204.567 ms 204.883 ms 204.545 ms * * * Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 132 Traceroute 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 <1 ms <1 ms 183 ms 177 ms 186 ms * 253 ms 250 ms 203 ms 205 ms 341 ms 331 ms 330 ms 334 ms 347 ms 343 ms * * 355 ms 368 ms 373 ms 376 ms 378 ms 384 ms 390 ms 380 ms [206.24.238.18] 294 ms 291 ms 332 ms 363 ms 243 ms 364 ms 342 ms 433 ms 448 ms 452 ms 451 ms 453 ms 462 ms 460 ms 1 173 * 250 202 326 335 339 * 367 378 379 242 298 408 468 440 444 460 464 ms ms ms ms ms ms 192.168.100.1 10.12.0.1 c9110002.rjo.virtua.com.br [201.17.0.2] embratel-G5-3-gacc07.rjo.embratel.net.br [200.209.87.1] ebt-C2-intl03.rjo.embratel.net.br [200.244.163.26] ebt-ge-3-2-0-intl02.mianap.embratel.net.br [200.244.111.246] p4-1-1-1.r01.miamfl02.us.bb.gin.ntt.net [157.238.179.5] xe-1-3-0.r20.miamfl02.us.bb.gin.ntt.net [129.250.5.121] Esgotado o tempo limite do pedido. 208.172.108.25 cr1-pos-0-3-1-0.miami.savvis.net [208.172.99.93] cr2-pos-0-0-0-0.Washington.savvis.net [204.70.192.54] cable-and-wireless-americas-operations.Washington.savvis.net ms ms ms ms ms ms ms so-0-0-0-dcr1.par.cw.net [195.2.10.118] xe-4-3-0.xcr1.par.cw.net [195.2.9.233] giprenater-gw.par.cw.net [195.10.54.66] vl89-paris1-rtr-021.cssi.renater.fr [193.51.189.38] 193.51.182.5 251.renater.fr [193.49.159.251] 10.renater.fr [193.49.159.10] ms ms ms ms ms Rastreamento concluído. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 133 Perda de pacotes ˆ fila (buffer) anterior a um canal possui capacidade finita ˆ quando um pacote chega numa fila cheia, o pacote é descartado (perdido) ˆ o pacote perdido pode ser retransmitido pelo nó anterior, pelo sistema origem, ou não ser retransmitido Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 134 3. Redes de Computadores 3.1 - Tipos de Redes 3.2 - A Periferia da Rede 3.3 - O Núcleo da Rede 3.4 - Redes de Acesso e Meios Físicos 3.5 - Atraso e Perda em Redes de Comutação de Pacotes 3.6 - Dispositivos de Rede Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 135 Dispositivos de Rede ˆ Interface de rede (NIC) ˆ Repetidor ˆ Hub ˆ Ponte (Bridge) ˆ Switch ˆ Roteador Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 136 Dispositivos de Rede ˆ Interface de rede (NIC) ˆ Opera nas camadas 1 e 2 do modelo OSI. ˆ Prepara os quadros do host para que possam ser enviados pelo meio físico. ˆ Converte os bits de um quadro quando recebe do meio físico para o host. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 137 Dispositivos de Rede ˆ Interface de rede (NIC) ˆ Endereçamento dos dados: cada interface de rede tem seu próprio e único endereço (MAC Address) composto por 6 bytes. ˆ Controle de fluxo: a interface dispõe de uma memória RAM para controlar o fluxo de dados. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 138 Dispositivos de Rede ˆ Repetidor ˆ Opera na camada 1 do Modelo OSI. ˆ É utilizado para interligar duas redes de mesma tecnologia de camada física. ˆ Recebe os bits e os retransmite, regenerando o sinal. ˆ Estende o tamanho da rede. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 139 Dispositivos de Rede ˆ Hub ˆ Opera na camada 1 do modelo OSI. ˆ O Hub é um dispositivo concentrador de conexões, responsáveis por centralizar a distribuição dos bits de dados em redes de topologia física estrela. ˆ Funciona como um repetidor multiporta. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 140 Dispositivos de Rede ˆ Hub ˆ O termo Hub é um termo genérico usado para definir qualquer tipo de dispositivo concentrador. ˆ Replica em todas as suas portas as mensagens recebidas dos hosts da rede. ˆ Utiliza topologia física estrela, e topologia lógica em barramento. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 141 Dispositivos de Rede ˆ Hub ˆ Hubs gerenciáveis são os que permitem qualquer tipo de monitoramento. ˆ O monitoramento é feito por software. ˆ Podem detectar falhas e fornecer relatórios estatísticos. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 142 Dispositivos de Rede ˆ Ponte (Bridge) ˆ Opera na camada 2 do modelo OSI. ˆ As pontes são equipamentos usados para interconectar duas redes, isolando o tráfego de ambas. ˆ Pode-se usar pontes para se interligar duas redes distantes por meio de modems. ˆ Permite a interligação de duas redes de tecnologia de camada 2 ou de camada 1 diferentes. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 143 Dispositivos de Rede ˆ Ponte (Bridge) ˆ Também podem ser usados para segmentar uma rede. ˆ Desta forma criamos dois domínios de colisão, melhorando o desempenho no barramento. ˆ A função da ponte é deixar passar para o outro segmento somente as mensagens endereçadas a ele. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 144 Dispositivos de Rede ˆ Pontes Transparentes (Transparent Bridges) ˆ Operam em modo promíscuo, detectando automaticamente os endereços MAC das estações (gravada na NIC) que existem nos segmentos. ˆ Cria tabelas de endereços MAC em cada porta. ˆ Os broadcasts são transmitidos para todas as portas da ponte. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 145 Dispositivos de Rede ˆ Switch ˆ Opera na camada 2 do modelo OSI. ˆ O switch (ou comutador) recebe o quadro por uma de suas portas, lê o endereço de destino (MAC), e envia a mensagem para a porta no qual o endereço de destino está conectado. ˆ Tal qual as pontes, somente os broadcasts são retransmitidos para todas as portas do switch. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 146 Dispositivos de Rede ˆ Switch ˆ O switch também é um dispositivo concentrador de conexões, responsáveis por centralizar a distribuição dos quadros de dados em redes de topologia física estrela. ˆ Operando de forma diferente de um hub, permite uma conexão “ponto-a-ponto” entre duas portas, não retransmitindo o quadro para as outras portas. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 147 Dispositivos de Rede ˆ Switch ˆ O switch funciona como uma matriz de comutação de alta velocidade, feita no nível do hardware. ˆ Essa comutação é baseada no endereço MAC. ˆ Uma tabela com o número da porta do switch e o endereço MAC é criada baseada na conectividade entre o switch e os hosts. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 148 Dispositivos de Rede ˆ Switch ˆ Cada porta do switch é considerada um segmento de rede (ou domínio de colisão). ˆ O switch funciona como uma ponte multiporta. ˆ Os switches também implementam o protocolo spanning-tree. ˆ As duas principais formas de operação de um switch são a store-and-forward e a cut-through. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 149 Dispositivos de Rede ˆ Switch ˆ Store-and-forward ˆ O switch recebe o quadro em uma porta, coloca em um buffer e depois o comuta para a porta apropriada. ˆ Mais lento que o cut-through, mas com a vantagem de aumentar a integridade dos dados da rede, pois examina o campo de CRC, que fica no final do quadro. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 150 Dispositivos de Rede ˆ Switch ˆ Cut-through ˆ O switch lê apenas o campo DA (destination address) do quadro, e comuta diretamente para a porta apropriada. ˆ Mais rápido que o store-and-forward, mas pode encaminhar quadros danificados. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 151 Dispositivos de Rede ˆ Switch de camada 3 (ou layer 3) ˆ Permite a operação na camada 3 do modelo OSI. ˆ Encaminha os pacotes de acordo com o endereço IP de destino. ˆ Separa conjuntos de portas em domínios de broadcast. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 152 Dispositivos de Rede ˆ Roteador ˆ Opera na camada 3 do modelo OSI. ˆ É o dispositivo que possibilita a interconexão de duas ou mais redes de arquiteturas distintas. ˆ Roteamento é o processo de escolha da rota que uma mensagem irá realizar a partir de uma origem até o seu destino. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 153 Dispositivos de Rede ˆ Roteador ˆ Roteadores tomam decisões analisando uma tabela de roteamento. ˆ A tabela é composta de uma série de entradas, uma para cada possível rede que se deseja acessar. ˆ Cada entrada possui o endereço do roteador para onde deve ser enviado o pacote até atingir uma determinada rede. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 154 Dispositivos de Rede ˆ Roteador ˆ Protocolo de Roteamento  Tem o objetivo de determinar o melhor caminho ao longo da rede entre a origem e o destino. Ex. RIP, OSPF, BGP ˆ Protocolo Roteável  Protocolo de camada 3 que permite ser encaminhado para outras redes. Ex. IP, IPX Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 155 Dispositivos de Rede ˆ Existem dois tipos de rota na tabela de roteamento: ˆ Estática  O administrador da rede insere, manualmente, a rota na tabela de roteamento. Não se adapta à mudanças na topologia da rede. ˆ Dinâmica  É utilizado um protocolo de roteamento, trocado entre os roteadores, que gera as rotas na tabela de roteamento. Se adapta às mudanças na topologia da rede. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 156 Dispositivos de Rede ˆ Roteador – Operação ˆ O roteador recebe um quadro através de uma de suas interfaces; ˆ O quadro é desencapsulado e seus dados são entregues ao processo de rede; ˆ O processo de rede examina o pacote, determina a rede de destino e a interface para onde o pacote deve seguir; ˆ O pacote é encapsulado de acordo com o tipo de interface de saída e entregue à rede. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 157 Dispositivos de Rede ˆ Roteador ˆ Para evitar que a tabela tenha muitas entradas existe o conceito de rota default. ˆ A rota default concentra todas as redes que não estão explicitamente declaradas na tabela de roteamento. ˆ Só pode existir uma única rota default. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 158 Dispositivos de Rede ˆ Roteador ˆ Não permite a passagem de broadcasts. ˆ Isola o tráfego da rede, criando domínios de broadcast. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 159 4. A Internet 4.1 - História da Internet 4.2 - Estrutura da Internet Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 160 História da Internet 1961-1972: Estréia da comutação de pacotes ˆ 1961: Kleinrock - teoria das filas demonstra eficiência da comutação por pacotes ˆ 1964: Baran - comutação de pacotes em redes militares ˆ 1967: concepção da ARPAnet pela ARPA (Advanced Research Projects Agency) ˆ 1969: entra em operação o primeiro nó da ARPAnet ˆ 1972:     demonstração pública da ARPAnet NCP (Network Control Protocol) primeiro protocolo host-host primeiro programa de e-mail ARPAnet com 15 nós Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 161 História da Internet 1972-1980: Interconexão de redes novas e proprietárias ˆ 1970: rede de satélite ˆ ˆ ˆ ˆ ˆ ALOHAnet no Havaí 1973: Metcalfe propõe a Ethernet em sua tese de doutorado 1974: Cerf e Kahn - arquitetura para a interconexão de redes fim dos anos 70: arquiteturas proprietárias: DECnet, SNA, XNA fim dos anos 70: comutação de pacotes de comprimento fixo (precursor do ATM) 1979: ARPAnet com 200 nós Princípios de interconexão de Cerf e Kahn:  minimalismo, autonomia - não é necessária nenhuma mudança interna para interconectar redes  modelo de serviço best effort roteadores sem estados  controle descentralizado definem a arquitetura atual da Internet  Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 162 História da Internet 1980-1990: novos protocolos, proliferação de redes ˆ 1983: implantação do ˆ ˆ ˆ ˆ TCP/IP 1982: definição do protocolo SMTP para e-mail 1983: definição do DNS para tradução de nome para endereço IP 1985: definição do protocolo FTP 1988: controle de congestionamento do TCP ˆ novas redes nacionais: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel ˆ 100.000 hosts conectados numa confederação de redes Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 163 História da Internet Anos 90: comercialização, a WWW ˆ início dos anos 90: ARPAnet desativada ˆ 1991: NSF remove restrições ao uso comercial da NSFnet (desativada em 1995) ˆ início dos anos 90 : Web  hypertexto [Bush 1945, Nelson 1960’s]  HTML, HTTP: BernersLee  1994: Mosaic, posteriormente Netscape  fim dos anos 90: comercialização da Web Final dos anos 90: ˆ est. 50 milhões de ˆ ˆ ˆ ˆ computadores na Internet est. mais de 100 milhões de usuários enlaces de backbone a 1 Gbps 1996: criação do projeto INTERNET2 novas aplicações: mensagens instantâneas, compartilhamento de arquivos P2P Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 164 4. A Internet 4.1 - História da Internet 4.2 - Estrutura da Internet Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 165 Estrutura da Internet: rede de redes Quase hierárquica, seu crescimento segue um certo padrão ˆ No centro: ISPs “tier-1” - cobertura nacional/internacional ˆ    Redes comerciais(ex. Embratel, Oi, Intelig, Brasil Telecom, Diveo, Mundivox, Global Crossing, Cogent, Sprint, AT&T) Redes voltadas para Educação e Pesquisa (consórcio): RNP, CLARA(Cooperação Latino-Americana de Redes Avançadas), Internet2(EUA), Géant2(Europa), Alice (America Latina) trata os demais como iguais Provedores Tier-1 se interligam (peer) de forma privada Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 166 Provedor de Backbone Nacional http://www.embratel.net.br Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 167 Conexões Internacionais - Embratel Provedores de portas IP nos Estados Unidos: Verizon, Sprint, NTT e Global Crossing Interconexões internacionais Argentina: Verizon e Telmex Portugal: Portugal Telecom Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 168 OI- ISP Tier 1 (Nível 1) Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 169 Conexões Inernacionais - Oi Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 170 RNP – ISP Tier 1 (Nível 1) A RNP possui conectividade internacional própria. Um canal de 400 Mbps e um de 1 Gbps são usados para tráfego Internet de produção. Uma outra conexão, de 155 Mbps, está ligada à Rede Clara, rede avançada da América Latina. Através da Clara, a RNP está conectada a outras redes avançadas no mundo, como a européia Géant e a norte-americana Internet2. Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 171 Mapa de Redes de Fibra Ótica Submarinas Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 172 Estrutura da Internet: rede de redes ˆ “Tier-2” ISPs: ISPs menores (freqüentemente regionais)  Conexão a um ou mais ISPs tier-1, possivelmente a outros ISPs tier-2 Tier-2 ISP Tier-2 ISP paga Tier-2 ISP ao tier-1 ISP Tier 1 ISP pela conectividade ao resto da Internet ‰ tier-2 ISP é Tier 1 ISP Tier 1 ISP cliente do provedor Tier-2 ISP Tier-2 ISP tier-1 Tier-2 ISPs também se interligam privadamente Tier-2 ISP Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 173 Estrutura da Internet: rede de redes ˆ “Tier-3” ISPs e ISPs locais  rede de última milha (“acesso”) (próximo aos sistemas finais) local ISP ISPs locais e tier- 3 são clientes de ISPs superiores conectando-os ao resto da Internet Tier 3 ISP Tier-2 ISP local ISP local ISP local ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local Tier-2 ISP Tier-2 ISP ISP local local local ISP ISPFundamentos de Redes ISPde Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 174 Estrutura da Internet: rede de redes ˆ um pacote passa através de diversas redes! local ISP Tier 3 ISP Tier-2 ISP local ISP local ISP local ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier 1 ISP Tier-2 ISP local Tier-2 ISP Tier-2 ISP ISP local local local ISP ISPFundamentos de Redes ISPde Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 175 Evolução do Número de Hosts no Mundo Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 176 Internet/BR ˆ A Rede Nacional de Pesquisa (RNP) teve início em 1989 pelo MCT.  Conexão gratuita para instituições de ensino e pesquisa Aberta para uso comercial em 1994 ˆ Posição absoluta (cetic.br, Jan/2009) ˆ     ˆ Número de hosts: 14.678.982 5o do Mundo 2o das Américas 1o da América do Sul Uso da Internet no Brasil (Ibope/Netratings, Out/2008)   36,3 milhões de internautas domésticos ativos 43,1 milhões de usuários de Internet Fundamentos de Redes de Computadores – Prof. Donato Marino Jr. 177