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T202 - A/C
Redes de Computadores
02 – Aplicação e Transporte
Prof. Edson J. C. Gimenez
soned@inatel.br
2022/Sem2
2
Referências:
1. Kurose & Ross. Redes de Computadores e a Internet: uma
abordagem top-down. Capítulos 1 e 2.
Visão geral de atraso em redes de pacotes
 Um pacote começa sua
transmissão em um sistema
final (origem), passa por
uma série de roteadores, e
termina sua jornada em
outro sistema final (destino).
 Quando um pacote viaja de
um nó ao nó, sofre, ao longo
desse caminho, diversos
tipos de atraso em cada nó,
entre eles:
 Atraso de processamento
 Atraso de fila
 Atraso de transmissão
 Atraso de propagação
3
Kurose & Ross
Visão geral de atraso em redes de pacotes
 Atraso de processamento
 Diz respeito ao tempo exigido para examinar o cabeçalho do pacote e
determinar para onde direcioná-lo, podendo também incluir outros
fatores, como o tempo necessário para verificar os erros em bits
existentes no pacote, que ocorreram durante a transmissão deste, do
nó anterior ao roteador.
 Atrasos de processamento em roteadores de alta velocidade em geral
são da ordem de microssegundos, ou menos.
 Atraso de fila
 Atraso ocorrido enquanto um pacote espera (na fila) para ser
transmitido no enlace.
 Este atraso dependerá da quantidade de outros pacotes que chegarem
antes e que já estiverem na fila esperando pela transmissão no
enlace.
 Na prática, atrasos de fila podem ser da ordem de micro a
milissegundos.
4
Visão geral de atraso em redes de pacotes
 Atraso de transmissão
 É o atraso exigido para que o pacote seja totalmente transmitido
(colocado) pela placa de saída do roteador no enlace de dados.
 Sendo o tamanho do pacote L bits e a velocidade de transmissão do
enlace R bits/s, este atraso será dado por L / R segundos.
 Na prática, atrasos de transmissão costumam ser da ordem de micro a
milissegundos.
=
 Atraso de propagação
 O tempo necessário para que um bit possa se propagar desde o
inicio do enlace ate o seu final.
 É uma função da velocidade de propagação do enlace, na faixa
de 2x108 m/s a 3x108 m/s, e da distância desse enlace.
=
5
Visão geral de atraso em redes de pacotes 6
Kurose & Ross
Visão geral de atraso em redes de pacotes
Exemplo 1: Uma estação A está transmitindo quadros para uma estação B
através de um enlace ponto a ponto com taxa de 1 Mbps. Sabendo-se que o
enlace possui comprimento de 5 km, com velocidade de propagação de
300.000 km/s, que os quadros enviados pela estação A (para B) possuem
1000 bytes de comprimento, que as confirmações (respostas) enviadas por B
(para A) possuem 10 bytes de comprimento, responda as questões a seguir,
considerando que serão transmitidos 5 quadros de A para B:
a) Qual é o valor do atraso de propagação relativo ao enlace A – B?
b) Qual é o valor do atraso de transmissão de um quadro de A para B?
c) Qual é o valor do atraso de transmissão de uma confirmação de B para A?
7
Visão geral de atraso em redes de pacotes
Exemplo 1 – Solução:
Taxa de tx no enlace: R = 1 Mbps
Comprimento do enlace: Lenlace = 5 km
Vel. Propagação do enlace: Vprop = 300000 km/s
Comprimento do quadro A: Lquadro_A = 1000 bytes = 8000 bits
Comprimento do quadro B: Lquadro_B = 10 bytes = 80 bits
a) = =
/
≈ 16,67 '(
b) )* =
+
,
=
- ./
0 1 .
= 8,00 4(
c) )5 =
+
,
=
- ./
0 1 .
= 80,00 '(
8
Arquiteturas de aplicações de rede
 A arquitetura de rede é fixa e provê um conjunto específico de
serviços.
 A arquitetura da aplicação é projetada pelo programador e
determina como a aplicação é organizada nos vários sistemas finais.
 Pode-se classificar as arquiteturas de aplicação em:
 Arquiteturas cliente-servidor
 Arquiteturas peer-to-peer (P2P)
9
 Em uma arquitetura cliente-servidor há um hospedeiro sempre em
funcionamento, denominado servidor, que atende a requisições de
muitos outros hospedeiros, denominados clientes.
 Características:
 Os clientes não se comunicam diretamente entre si
 Os servidores devem ser conhecidos; devem possuir um endereço
fixo, de conhecimento público
 Dependendo do serviço, vários servidores podem ser utilizados
 Na arquitetura P2P utiliza-se a comunicação direta entre duplas de
hospedeiros conectados alternadamente, denominados pares.
 Uma das características mais fortes da arquitetura P2P é sua auto-
escalabilidade.
Arquiteturas de aplicações de rede 10
Arquiteturas de aplicações de rede 11
Kurose & Ross
 Uma aplicação de rede consiste em pares de processos que enviam
mensagens uns para os outros por meio de uma rede.
 Um processo envia mensagens para a rede e recebe mensagens
dela através de uma interface de software denominada socket.
 Socket é a interface entre a camada de aplicação e a camada de
transporte dentro de um hospedeiro
 É também denominado interface de programação da aplicação
(application programming interface — API) entre a aplicação e a rede,
visto que é a interface de programação pela qual as aplicações de rede
são criadas
 Para identificar o processo receptor, duas informações devem ser
especificadas:
 o endereço do hospedeiro – um endereço IP;
 um identificador, que especifica o processo receptor no hospedeiro
de destino – um identificar de porta (número de porta).
Comunicação entre processos 12
Protocolo de aplicação, sockets e protocolo de transporte.
Comunicação entre processos 13
Kurose & Ross
 Transferência confiável de dados
 Deve garantir que os dados enviados por um processo origem sejam
transmitidos correta e completamente para o processo destino.
 Quando um protocolo de transporte oferece esse serviço, o processo
remetente passa seus dados para um socket e confia que eles serão
entregues corretamente ao processo destinatário.
 Pode não ser necessário para aplicações tolerantes à perda, tais como
aplicações multimídia.
 Vazão
 É a taxa pela qual o processo remetente pode enviar bits ao processo
destinatário, podendo oscilar com o tempo.
 Aplicações sensíveis à largura de banda necessitam de uma vazão
mínima garantida, tais como algumas aplicações multimídia.
 Aplicações elásticas são aquelas que podem usar qualquer quantidade
mínima ou máxima disponível, tais como correio eletrônico,
transferência de arquivos e transferências Web.
Serviços de transporte disponíveis para aplicações14
 Temporização
 Um protocolo da camada de transporte pode também oferecer
garantias de temporização.
 Aplicações interativas em tempo real, como a telefonia por Internet,
ambientes virtuais, teleconferência e jogos multijogadores, exigem
restrições de temporização no envio de dados para garantir eficácia.
 Para aplicações que não são em tempo real, é sempre preferível um
atraso menor a um maior, mas não há nenhuma limitação estrita aos
atrasos fim a fim.
 Segurança
 Um protocolo de transporte pode, além do sigilo, fornecer outros
serviços de segurança aos dados trocados entre os processos origem
e destino, incluindo integridade dos dados e autenticação do ponto
terminal.
Serviços de transporte disponíveis para aplicações15
 A Internet (pilha TCP/IP) disponibiliza dois protocolos de transporte
para aplicações: o TCP (Transmission Control Protocol) e o UDP
(User Data Protocol).
Serviços de transporte providos pela Internet 16
Serviços do TCP
 O modelo de serviço TCP inclui um serviço orientado para
conexão e um serviço confiável de transferência de dados.
 Serviço orientado para conexão: o TCP faz com que o cliente e o
servidor troquem informações de controle de camada de transporte
antes que as mensagens de camada de aplicação comecem a
fluir.
 Serviço confiável de transporte: os processos comunicantes contam
com o TCP para a entrega de todos os dados enviados sem erro e na
ordem correta ao processo destino
 O TCP inclui ainda um mecanismo de controle de
congestionamento, que limita a capacidade de transmissão de um
processo (cliente ou servidor) quando a rede esta congestionada
entre remetente e destinatário.
Serviços de transporte providos pela Internet 17
Serviços do UDP
 O UDP é um protocolo de transporte não orientado para conexão
 Nenhuma troca de informações ocorre antes que os dois processos
comecem a se comunicar (troca de dados).
 É um protocolo simplificado, leve, com um modelo de serviço
minimalista.
 O UDP provê um serviço não confiável de transferência de dados
 Quando um processo envia uma mensagem para um socket UDP,
o protocolo não oferece garantias de que a mensagem chegará
ao processo receptor.
 Além disso, mensagens que chegam de fato ao processo
receptor podem chegar fora de ordem.
 O UDP não inclui nenhum mecanismo de controle de
congestionamento.
Serviços de transporte providos pela Internet 18
Serviços não oferecidos pelos protocolos de transporte
 Tanto o TCP quanto o UDP não oferecem garantias de vazão e de
temporização, que podem ser necessário para algumas aplicações.
 Neste caso, as aplicações devem, já em seu desenvolvimento, serem
projetadas para lidar com suas necessidades.
 Exemplos de aplicações populares da Internet, seus protocolos de
camada de aplicação e seus protocolos de transporte subjacentes:
Serviços de transporte providos pela Internet 19
Kurose & Ross
20
Lista de exercícios 02

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  • 1. T202 - A/C Redes de Computadores 02 – Aplicação e Transporte Prof. Edson J. C. Gimenez soned@inatel.br 2022/Sem2
  • 2. 2 Referências: 1. Kurose & Ross. Redes de Computadores e a Internet: uma abordagem top-down. Capítulos 1 e 2.
  • 3. Visão geral de atraso em redes de pacotes  Um pacote começa sua transmissão em um sistema final (origem), passa por uma série de roteadores, e termina sua jornada em outro sistema final (destino).  Quando um pacote viaja de um nó ao nó, sofre, ao longo desse caminho, diversos tipos de atraso em cada nó, entre eles:  Atraso de processamento  Atraso de fila  Atraso de transmissão  Atraso de propagação 3 Kurose & Ross
  • 4. Visão geral de atraso em redes de pacotes  Atraso de processamento  Diz respeito ao tempo exigido para examinar o cabeçalho do pacote e determinar para onde direcioná-lo, podendo também incluir outros fatores, como o tempo necessário para verificar os erros em bits existentes no pacote, que ocorreram durante a transmissão deste, do nó anterior ao roteador.  Atrasos de processamento em roteadores de alta velocidade em geral são da ordem de microssegundos, ou menos.  Atraso de fila  Atraso ocorrido enquanto um pacote espera (na fila) para ser transmitido no enlace.  Este atraso dependerá da quantidade de outros pacotes que chegarem antes e que já estiverem na fila esperando pela transmissão no enlace.  Na prática, atrasos de fila podem ser da ordem de micro a milissegundos. 4
  • 5. Visão geral de atraso em redes de pacotes  Atraso de transmissão  É o atraso exigido para que o pacote seja totalmente transmitido (colocado) pela placa de saída do roteador no enlace de dados.  Sendo o tamanho do pacote L bits e a velocidade de transmissão do enlace R bits/s, este atraso será dado por L / R segundos.  Na prática, atrasos de transmissão costumam ser da ordem de micro a milissegundos. =  Atraso de propagação  O tempo necessário para que um bit possa se propagar desde o inicio do enlace ate o seu final.  É uma função da velocidade de propagação do enlace, na faixa de 2x108 m/s a 3x108 m/s, e da distância desse enlace. = 5
  • 6. Visão geral de atraso em redes de pacotes 6 Kurose & Ross
  • 7. Visão geral de atraso em redes de pacotes Exemplo 1: Uma estação A está transmitindo quadros para uma estação B através de um enlace ponto a ponto com taxa de 1 Mbps. Sabendo-se que o enlace possui comprimento de 5 km, com velocidade de propagação de 300.000 km/s, que os quadros enviados pela estação A (para B) possuem 1000 bytes de comprimento, que as confirmações (respostas) enviadas por B (para A) possuem 10 bytes de comprimento, responda as questões a seguir, considerando que serão transmitidos 5 quadros de A para B: a) Qual é o valor do atraso de propagação relativo ao enlace A – B? b) Qual é o valor do atraso de transmissão de um quadro de A para B? c) Qual é o valor do atraso de transmissão de uma confirmação de B para A? 7
  • 8. Visão geral de atraso em redes de pacotes Exemplo 1 – Solução: Taxa de tx no enlace: R = 1 Mbps Comprimento do enlace: Lenlace = 5 km Vel. Propagação do enlace: Vprop = 300000 km/s Comprimento do quadro A: Lquadro_A = 1000 bytes = 8000 bits Comprimento do quadro B: Lquadro_B = 10 bytes = 80 bits a) = = / ≈ 16,67 '( b) )* = + , = - ./ 0 1 . = 8,00 4( c) )5 = + , = - ./ 0 1 . = 80,00 '( 8
  • 9. Arquiteturas de aplicações de rede  A arquitetura de rede é fixa e provê um conjunto específico de serviços.  A arquitetura da aplicação é projetada pelo programador e determina como a aplicação é organizada nos vários sistemas finais.  Pode-se classificar as arquiteturas de aplicação em:  Arquiteturas cliente-servidor  Arquiteturas peer-to-peer (P2P) 9
  • 10.  Em uma arquitetura cliente-servidor há um hospedeiro sempre em funcionamento, denominado servidor, que atende a requisições de muitos outros hospedeiros, denominados clientes.  Características:  Os clientes não se comunicam diretamente entre si  Os servidores devem ser conhecidos; devem possuir um endereço fixo, de conhecimento público  Dependendo do serviço, vários servidores podem ser utilizados  Na arquitetura P2P utiliza-se a comunicação direta entre duplas de hospedeiros conectados alternadamente, denominados pares.  Uma das características mais fortes da arquitetura P2P é sua auto- escalabilidade. Arquiteturas de aplicações de rede 10
  • 11. Arquiteturas de aplicações de rede 11 Kurose & Ross
  • 12.  Uma aplicação de rede consiste em pares de processos que enviam mensagens uns para os outros por meio de uma rede.  Um processo envia mensagens para a rede e recebe mensagens dela através de uma interface de software denominada socket.  Socket é a interface entre a camada de aplicação e a camada de transporte dentro de um hospedeiro  É também denominado interface de programação da aplicação (application programming interface — API) entre a aplicação e a rede, visto que é a interface de programação pela qual as aplicações de rede são criadas  Para identificar o processo receptor, duas informações devem ser especificadas:  o endereço do hospedeiro – um endereço IP;  um identificador, que especifica o processo receptor no hospedeiro de destino – um identificar de porta (número de porta). Comunicação entre processos 12
  • 13. Protocolo de aplicação, sockets e protocolo de transporte. Comunicação entre processos 13 Kurose & Ross
  • 14.  Transferência confiável de dados  Deve garantir que os dados enviados por um processo origem sejam transmitidos correta e completamente para o processo destino.  Quando um protocolo de transporte oferece esse serviço, o processo remetente passa seus dados para um socket e confia que eles serão entregues corretamente ao processo destinatário.  Pode não ser necessário para aplicações tolerantes à perda, tais como aplicações multimídia.  Vazão  É a taxa pela qual o processo remetente pode enviar bits ao processo destinatário, podendo oscilar com o tempo.  Aplicações sensíveis à largura de banda necessitam de uma vazão mínima garantida, tais como algumas aplicações multimídia.  Aplicações elásticas são aquelas que podem usar qualquer quantidade mínima ou máxima disponível, tais como correio eletrônico, transferência de arquivos e transferências Web. Serviços de transporte disponíveis para aplicações14
  • 15.  Temporização  Um protocolo da camada de transporte pode também oferecer garantias de temporização.  Aplicações interativas em tempo real, como a telefonia por Internet, ambientes virtuais, teleconferência e jogos multijogadores, exigem restrições de temporização no envio de dados para garantir eficácia.  Para aplicações que não são em tempo real, é sempre preferível um atraso menor a um maior, mas não há nenhuma limitação estrita aos atrasos fim a fim.  Segurança  Um protocolo de transporte pode, além do sigilo, fornecer outros serviços de segurança aos dados trocados entre os processos origem e destino, incluindo integridade dos dados e autenticação do ponto terminal. Serviços de transporte disponíveis para aplicações15
  • 16.  A Internet (pilha TCP/IP) disponibiliza dois protocolos de transporte para aplicações: o TCP (Transmission Control Protocol) e o UDP (User Data Protocol). Serviços de transporte providos pela Internet 16
  • 17. Serviços do TCP  O modelo de serviço TCP inclui um serviço orientado para conexão e um serviço confiável de transferência de dados.  Serviço orientado para conexão: o TCP faz com que o cliente e o servidor troquem informações de controle de camada de transporte antes que as mensagens de camada de aplicação comecem a fluir.  Serviço confiável de transporte: os processos comunicantes contam com o TCP para a entrega de todos os dados enviados sem erro e na ordem correta ao processo destino  O TCP inclui ainda um mecanismo de controle de congestionamento, que limita a capacidade de transmissão de um processo (cliente ou servidor) quando a rede esta congestionada entre remetente e destinatário. Serviços de transporte providos pela Internet 17
  • 18. Serviços do UDP  O UDP é um protocolo de transporte não orientado para conexão  Nenhuma troca de informações ocorre antes que os dois processos comecem a se comunicar (troca de dados).  É um protocolo simplificado, leve, com um modelo de serviço minimalista.  O UDP provê um serviço não confiável de transferência de dados  Quando um processo envia uma mensagem para um socket UDP, o protocolo não oferece garantias de que a mensagem chegará ao processo receptor.  Além disso, mensagens que chegam de fato ao processo receptor podem chegar fora de ordem.  O UDP não inclui nenhum mecanismo de controle de congestionamento. Serviços de transporte providos pela Internet 18
  • 19. Serviços não oferecidos pelos protocolos de transporte  Tanto o TCP quanto o UDP não oferecem garantias de vazão e de temporização, que podem ser necessário para algumas aplicações.  Neste caso, as aplicações devem, já em seu desenvolvimento, serem projetadas para lidar com suas necessidades.  Exemplos de aplicações populares da Internet, seus protocolos de camada de aplicação e seus protocolos de transporte subjacentes: Serviços de transporte providos pela Internet 19 Kurose & Ross