redes, elétricas

1. Redes Eletrônicas e
ambientes de
informação

2. Cap. 2 -Recursos da Internet para
comunicação e intercâmbio de informações:
2.1 História das redes de computadores e da Internet
2.2 O Que é a Internet?
2.3 A Borda (Periferia) da Internet
2.3.1. Redes de acesso e meios físicos
2.4 O Núcleo da Rede
2.4.1. ISPs e backbones da Internet
2.4 Atraso, perda e vazão em redes de comutação de
pacotes
2.5 Camadas de protocolos e seus modelos de serviços
(2.6 Redes sob ataque) (se der)

3. - 1961: Kleinrock - teoria das
filas demonstra eficiência
da comutação por pacotes
- 1964: Baran - comutação de
pacotes em redes militares
- 1967: concepção da ARPAnet
pela ARPA (Advanced
Research Projects Agency)
- 1969: entra em operação o
primeiro nó da ARPAnet
1961-1972: Estréia da comutação de pacotes
2.1. História da Internet

4. 2.1. História da Internet
- 1972:
- demonstração pública
da ARPAnet
- NCP (Network Control
Protocol) primeiro
protocolo host-host
- primeiro programa de
e-mail
- ARPAnet com 15 nós
1961-1972: Estréia da comutação de pacotes

5. Princ. de interconexão Cerf/ 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
2.1. História da Internet
 1970: rede de satélite 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
1972-1980: Interconexão de redes novas e proprietárias

6. 2.1. História da Internet
 1983: implantação do
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
 novas redes nacionais:
Csnet, BITnet, NSFnet,
Minitel
 100.000 hosts conectados
numa confederação de
redes
1980-1990: novos protocolos, proliferação de redes

7. Marcps L. Mucheroni
2.1. História da Internet
 início dos anos 90: ARPAnet
desativada
 1991: NSF remove restrições ao
uso comercial da NSFnet
(desativada em 1995)
 início dos anos 90 : Web
 hypertexto [Bush 1945,
Nelson 1960’s]
 HTML, HTTP: Berners-Lee
 1994: Mosaic,
posteriormente Netscape
 fim dos anos 90:
comercialização da Web
Final dos anos 90-00:
 novas aplicações: mensagens
instantâneas,
compartilhamento de
arquivos P2P
 preocupação com a
segurança de redes
 est. 50 milhões de
computadores na Internet
 est. mais de 100 milhões de
usuários
 enlaces de backbone a Gbps
Anos 90 e 2000: comercialização, a Web, novas aplicações

8. 2.1. História da Internet
2007:
 ~500 milhões de hospedeiros
 Voz, Vídeo sobre IP
 Aplicações P2P: BitTorrent (compartilhamento de
arquivos) Skype (VoIP), PPLive (vídeo)
 Mais aplicações: YouTube, jogos
 wireless, mobilidade
Marcos L Mucheroni

9. Marcos L Mucheroni
“Camadas” de Protocolos
As redes são complexas!
 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?
2.2. O que é a Internet - Camadas

10. Marcos L Mucheroni
2.2. Organização de uma viagem aérea
 Uma série de passos/ações

11. Marcos L Mucheroni
2.2. Funcionalidade de uma linha
aérea em camadas
Camadas: cada camada implementa um serviço
m através de ações internas à camada
m depende dos serviços providos pela camada
inferior

12. Marcos L Mucheroni
2.2. 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
 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
 divisão em camadas é considerada prejudicial?

13. Cap. 2 -Recursos da Internet para
comunicação e intercâmbio de informações:
2.1 História das redes de computadores e da Internet
2.2 O Que é a Internet?
2.3 A Borda (Periferia) da Internet
2.3.1. Redes de acesso e meios físicos
2.4 O Núcleo da Rede
2.4.1. ISPs e backbones da Internet
2.5 Atraso, perda e vazão em redes de comutação de
pacotes
2.7 Camadas de protocolos e seus modelos de serviços
(2.6 Redes sob ataque) (se der)
Marcos L Mucheroni

14. Olhada mais de perto na
estrutura
da rede:
 Borda da rede: aplicações e
hospedeiros (hosts)
 núcleo da rede:
 roteadores
 rede de redes
 redes de acesso, meio físico:
enlaces de comunicação

15. 2.3. A borda da rede:
 Sistemas finais (hosts):
 rodam programs de aplicação
 ex., WWW, email
 na “borda da rede”
 modelo cliente/servidor
 o host cliente faz os pedidos, são
atendidos pelos servidores
 ex., cliente WWW (browser)/
servidor; cliente/servidor de email
 modelo peer-peer :
 interação simétrica entre os hosts
 ex.: Gnutella, bitTorrent

16. Modelo Cliente-Servidor

17. Cliente-Servidor
 Vantagens
 Recursos partilháveis
 Segurança
 Controle central de
arquivos
 Servidores dedicados e
otimizados
 Os usuários não se
preocupam com a
administração
 Desvantagens
 Custo
 Hardware
 Software
 É necessário um
administrador

18. Peer-to-Peer
 Vantagens
 recursos
partilháveis
 O setup é simples
 Sem investimento
extra com servidores
 Sem administrador
 Baixo custo para
pequenas redes
 Desempenho
 Desvantagens
 Sem organização central
 Difícil localização de
arquivos
 Duplicações
desnecessárias
 Os usuários são os
administradores
 Sem segurança

19. Borda da rede: serviço orientado a
conexões
Objetivo: transferência de dados
entre sistemas finais.
 handshaking: inicialização
(prepara para) a transf. de
dados
 Alô, alô protocolo humano
 inicializa o “estado” em dois
hosts que desejam se
comunicar
 TCPTransmission Control Protocol
 serviço orientado a conexão
da Internet
serviço TCP [RFC 793]
 transferência de dados
através de um fluxo de bytes
ordenados e confiável
 perda: reconhecimentos e
retransmissões
 controle de fluxo :
 transmissor não inundará o
receptor
 controle de congestionamento
 transmissor “diminui a taxa
de transmissão” quando a
rede está congestionada.

20. 2.3. Borda da rede: serviço sem conexão
Objetivo: transferência de dados
entre sistemas finais
 mesmo que antes!
 UDP - User Datagram Protocol
[RFC 768]: serviço sem
conexão da Internet
 transferência de dados
não confiável
 não controla o fluxo
 Nem congestionamento
Aplicações que usam TCP:
 HTTP (WWW), FTP
(transferência de
arquivo), Telnet (login
remoto), SMTP (email)
Aplicações que usam UDP:
 streaming media,
teleconferência,
telefonia Internet

21. 2.3.1. Redes de acesso e meios físicos
P: Como conectar os sistemas
finais aos roteadores de
borda?
 redes de acesso residencial
 redes de acesso
institucional (escola,
empresa)
 redes de acesso móvel
Considere:
 largura de banda (bits por
segundo) da rede de acesso?
 compartilhada ou dedicada?

22. 2.3.2. Roteamento/Comutação
a

23. 2.3.2. Meios Físicos de Transmissão
meio físico
DNS HTTP FTP Telnet SMTP
POP IMAP ...
TCP / UDP
IP
802.2
Aplicação
802.3
CSMA/CD
Camada de
Aplicação
Camada
intra-rede
Camada
de rede
Camada de
transporte
10Base5 10Base2 10BaseT 10BaseF
subcamada física
subcamada MAC
subcamada LLC

24. 2.3.1. Meios Físicos
 enlace físico: bit de dados transmitido se propaga
através do enlace
 meios guiados:
 os sinais se propagam em meios sólidos: cobre, fibra
 meios não guiados:
 os sinais se propagam livremente, ex. rádio

25. Meios Físicos de Transmissão
 Meios físicos padronizados p/ IEEE – 1000 Mbps
 1000Base-X
 Identifica sistemas gigabit ethernet com codific. 8B/10B.
 Variedades:
 1000Base-SX
 “S” = Short  Onda curta
 1000Base-LX
 “L” = Long  Onda longa
 1000Base-CX
 “C” = Cobre
 1000Base-T
 Identifica sistemas gibabit ethernet sobre cabos de par trançado categoria 6 ou superior.

26. Meios Físicos de Transmissão
 Meios físicos de transmissão definidos pelo padrão IEEE 802.3
 Redes em barra - CSMA/CD
 Baseado no padrão Ethernet (muito semelhante ao Ethernet)
 Define opções de meio físico e taxa de transmissão:
<Taxa> <Sinalização> <Tam>
Taxa de transmissão em Mbps
Técnica de sinalização (baseband, broadband)
Tamanho máximo do segmento * 100

27. Internet
 Início em 1969
 Baseado em um conjunto de protocolos onde
os mais importantes são o TCP e o IP
 Financiado pela ARPA
 Objetivos militares
 Sem ponto central de coordenação
 ARPANET - anos 70
 NSFNET - anos 80
 Difusão mundial - hoje

28. Modelo de Camadas –TCP/IP
 Implementação parcial
do modelo ISO-OSI
 Apenas 4 camadas
 Ethernet - camadas 1 e 2
 IP - camada 3
 TCP - camada 4
 Ftp, Telnet, etc -
camadas 5, 6 e 7

29. Ethernet
 Implementa 2 primeiras camadas do conjunto
de protocolos TCP/IP
 Protocolo de acesso ao meio mais comum
 Transmissão serial
 Baseado em broadcasts
 Padronizado (IEEE 802.3)
 Placas de rede identificadas por código de 48
bits chamado MAC address gravadas durante
sua fabricação
 Outros: PPP, X.25, Z 39.50, etc

30. CSMA/CD
 Carrier Sense Multiple Access / Colision Detect
 Disciplina compartilhamento do meio de
transmissão entre todos os computadores
 Verifica meio antes de transmitir
 Aguarda tempo aleatório após liberação do meio
antes de iniciar a transmissão
 Colisão ainda é possível se computadores
transmitem simultaneamente e deve ser
detectada
 Transmissão verificada para detectar corrupção de
dados e possível colisão
 Retransmissão de dados no caso de colisão

31. IP
 Internet Protocol
 Equivale a camada 3
 Trabalha com apenas com datagramas
 Sem controle de erros
 Presta serviços de roteamento

32. Endereçamento IP
 Utiliza 4 bytes
 Representação decimal: 200.145.31.1
 Classes:
 A:0.X.X.X a 127.X.X.X, 128 redes de 16 milhões de computadores
 B:128.X.X.X a 191.X.X.X, 16 mil redes de 65 mil computadores
 C: 191.X.X.X a 223.X.X.X, 2 milhões de redes de 256
computadores
 Endereçamento hierárquico
 Rotas decididas em função do número da rede
A
B
C
Rede Host

33. Máscaras de Rede
 Utilizado para definir a rede a qual pertence o computador
 Máscara típica: 255.255.255.0
 255 em binário é 11111111
 A rede do computador é obtida a partir de um AND entre o
endereço do computador e a máscara
 Se a rede do computador destino for a mesma do computador
origem o dado é enviado diretamente para o computador
destino através da sub-rede (ethernet)
 Se a rede for diferente os pacotes são enviados para o roteador
200.145.31.34
255.255.255.0
200.145.31.3
255.255.255.0
200.145.31.0 200.145.31.0 Mesma Rede!!

34. Bibliografia
 Kurose, James F. e Ross, K. - “Redes de computadores
e a Internet: uma abordagem to-down”. 3. ed. São
Paulo: Pearson Addison Wesley, 2005 (capítulo 1) e (cap.
6 wireless)
 TANENBAUM, Andrew S. Computer Network, 3a. Ed.,
Prentice Hall 1996.
 Monteiro, J.A.S. – Redes de Computado-res, material
didático, Disponível em:
http://www.lsi.usp.br/~volnys/courses/psi2653/2006/0
6-ProgSockets/16-http-kurose.pdf, Ac. em: dezembro
2008.
Marcos L Mucheroni