Unidade 1 redes de comp

Técnico de Manutenção e Suporte em Informática
Fundamentos de Redes de Computadores
Unidade 1– Redes de Computadores e a Internet

Prof. Leandro Cavalcanti de Almeida
leandro.almeida@ifpb.edu.br
@leandrocalmeida
Esta apresentação é uma adaptação do material disponibilizado por James F. Kurose e Keith W. Ross

Componentes de
hardware e
software
Oferece serviços
para aplicações
distribuídas

Componentes

Sistemas finais, servidores, telefones, ISPs,
roteadores, fibra óptica, satélite,
comutadores, rotas,aplicações, links,
pacotes,...

Componentes
Web-enabled toaster +
weather forecaster

IP picture frame
http://www.ceiva.com/

World’s smallest web server Internet phones
http://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html

Serviços para aplicações
ditribuídas

Serviço de Aplicações
Distribuídas

Modelo Cliente-Servidor

Requisição

HTTP
SERVIDOR Resposta
CLIENTE

Protocolo
“Um protocolo define o formato e a
ordem das mensagens trocadas entre
duas ou mais entidades comunicantes,
bem como as ações realizadas na
transmissão e/ou no recebimento de
uma mensagem ou outro evento”
James F. Kurose and Keith W. Ross

Sol
ic it a
ção
Oi d e co
nex
ão T
CP

TCP
onexão
Oi sta de c
Respo
GET
Q ue www
hora .site
s sã . c om
o, po / in d e
r favo x.htm
r? l

l>
2h00 <in dex
. ht m

Tempo Tempo Tempo Tempo

Periferia da
Internet - Borda
- Sistemas finais:
- Executam aplicações: peer-peer
web, email,...
- Programas cliente/servidor:
requisições de clientes,...
client/server
- P2P
- Skype, BitTorrent

Periferia da
Internet - Borda
Redes de Acesso
- Dial up
peer-peer
- DSL
- Cabo
- FTTH client/server
- Ethernet
- Wifi
- ...

Computador Dial-up (Discado)
Residencial

Rede Telefônica

Modem
do ISP

Modem
Discado residencial

Características Internet

- Linha telefônica analógica
- O modem converte o sinal analógico
em digital e vice-versa
- Taxa máxima de 56 kbps
- Acesso bloqueia a linha telefônica

DSL – Digital Subscriber Line
Internet
Telefone Residencial

DSLAM

Modem DSL
Características Rede Telefônica
- Linha digital
- Possui um multiplexador digital de
acesso (DSLAM)
- Velocidades de até 55 Mpbs
Computador - Acesso não bloqueia a linha
Residencial telefônica

Cabo
Características
- Cabos coaxiais
- Utiliza a infraestrutura de
televisão a cabo
- Utiliza o modem a cabo
- Canal é compartilhado
- Assimétrico

cable headend

home
cable distribution
network (simplified)

FTTH – Fiber To The Home
Características
Fibra - Fibra em casa
ONT -Redes óticas ativas
- Redes óticas passivas
- Internet, TV e telefone
ONT - Altas velocidades
Rede do ISP

Distribuidor OLT
ONT ótico

Internet
ONT = Terminal de Rede ótica
OLT = Terminal de Linha ótica

Ethernet
Características
ISP
- Redes locais conectam os
sistemas finais ao roteador
da periferia
- Comutador ethernet
- Altas velocidades

Wifi
Internet

Características
- Padrão IEEE 802.11
- Versões a, b, n, g,...
- Canal compartilhado
- Problemas com segurança
- Alguns metros de alcance

Meios Físcos
Guiados

Não Guiados

Núcleo da Internet - Core
Questão fundamental...

Como os dados são
transferidos na
Internet?

Comutação de Circuitos
X
Comutação de Pacotes

●
Recursos(buffer, taxa de transmissão,
enlaces,...) pré-alocados
●
Mantém o circuito ocupado até o fim da
comunicação
●
Utiliza multiplexação por divisão de
frequência(FDM) ou por tempo(TDM)
●
FDM: o enlace reserva uma banda de
frequência para cada conexão
●
TDM: o tempo é dividido em quadros de
duração fixa, e cada quadro é dividido em
números de compartimentos(slots)

Example:
FDM
4 users

frequency

time

TDM

frequency

time


Pergunta
Quanto tempo leva para enviar um arquivo de
640.000 bits do host A para o host B através
de uma rede de comutação de circuitos?
- Todos os links são 1,536 Mbps
- Cada link utiliza TDM com 24 slots por segundo
- 500 ms para estabelecer de ponta a ponta de circuito


Resposta.:
- Tx = (1,536 Mbps)/24 = 64kbps, ou seja, cada
circuito possui uma taxa de transmissão de 64kbps.
- T= 640 kbps/64 kbps = 10s, ou seja, o tempo para
transmitir um arquivo de 640.000 bps em um link
de 64 kpbs é de 10 segundos.


100 Mb/s C
A Ethernet statistical multiplexing
●
Recursos alocados
em tempo de B
1.5 Mb/s
execução, por demanda queue of packets
●
Cada pacote pode seguir waiting for output
link
caminhos independentes
●
Surgimento de filas e atrasos D E
●
Utilização de buffers em
comutadores
●
Método mais inteligente

Calculando o atraso de fila nos comutadores...

Suponha que existe Q enlaces entre dois sistemas
finais, cada um com uma taxa de Rbps. Você
precisa enviar um pacote de L bits de um sistema
A para outro B.
1º enlace: A = L/R
próximos enlaces: deve ser armazenado e
reenviado Q – 1 vezes, logo... Q*L/R

Estrutura da Internet
ISP de nível 1
- Grupo relativamente pequeno
- Cobertura internacional
- Velocidades altíssimas – Gbps
- AT&T, Verizon,...
Interconexão
entre
ISP nível1
provedores
de nivel 1

ISP nível 1 ISP nível 1

ISP de nível 2
- ISPs menores
- Cobertura regional
- Se conectam a um ou mais ISPs de nível 1
ISPs de nível
ISP nível 2 paga ISP nível 2 2 também
ISP nível 2 olham
ao IPS nível 1
para se ISP nível 1 privadamente
conectar ao uns com os
restante da outros
Internet
ISP nível 2 é ISP nível 1 ISP nível 1 ISP nível 2
cliente do
provedor nível ISP nível 2 ISP nível 2
1

ISP de nível 3
- ISPs locais
- Redes de acesso
- Mais próxima dos sistemas finais
local
ISP local local
ISP local
nível 3 ISP
ISPs locais de ISP ISP
ISP nível 2 ISP nível 2
nível 3 são
ISP nível 1
clientes de
ISPs de
camada mais
alta, ISP nível 1 ISP nível 1
ISP nível 2
conectando- local
se ao ISP nível 2 ISP nível 2
local local local ISP
restante da
ISP ISP ISP
Internet

Um pacote passa por muitas redes na Internet

local
ISP Tier 3 local
local local
ISP ISP
ISP ISP
Tier-2 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 ISP ISP

Atrasos
- Processamento
Nodal
- Fila
- Transmissão
- Propagação

Atrasos
Processamento nodal
A

B

Atraso de Processamento
- Tempo para analisar o cabeçalho do pacote
- Determinar para onde direcioná-lo
- Verfificação e controle de erros em bits

Atrasos
Processamento nodal
A

B
Fila

Atraso de Fila
- Tempo esperando no buffer de saída
- Depende do tamanho da fila
- Função da intensidade e da natureza
do tráfego

Atrasos
Processamento nodal
A

B
Fila Transmissão
Atraso de Transmissão
- Tempo requerido para “empurrar” todos os
bits do pacote para o enlace
- O pacote só entra no atraso de transmissão
depois que sair do atraso da fila
- É L/R, onde L, tamanho do pacote, e
R velocidade do enlace

Atrasos
Processamento nodal
A
Propagação

B
Fila Transmissão
Atraso de Propagação
- Tempo que o pacote leva de um roteador até
o outro
- O pacote se propaga na velocidade de propagação
do enlace
- É d/s, onde d é a distância e s é a velocidade de
propagação

Atrasos

Processamento nodal
A
Propagação

B
Fila Transmissão

dnodal = dproc + dfila + d trans + dprop

Atraso fim a fim

dfaf = N(dproc + dtrans + dproc)
Onde,
N -> nº de roteadores,
dtrans=L/R -> L é o tamanho do pacote e R é a taxa de transmissão

Vazão está
ligado com a
taxa de
transferência

Vazão nas Redes
É a taxa (em bits/s) em que os bits são transferidos entre
um emissor e receptor
Vazão Média = F/T, onde F é p tamanho do
arquivo e T é o tempo
Rs Rc

Ex.:
Rs = Taxa do enlace servidor/roteador
Rc = Taxa do enlace roteador/cliente
Se Rs < Rc, então a vazão = Rs
Se Rs > Rc, então a vazão = Rc

Logo, a vazão é
min{Rs,Rc} = Taxa do
enlace de gargalo

Viagem de avião

ticket (purchase) ticket (complain) ticket

baggage (check) baggage (claim baggage

gates (load) gates (unload) gate

runway (takeoff) runway (land) takeoff/landing

airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing airplane routing

departure intermediate air-traffic arrival
airport control centers airport

Modelo de camadas na
Internet
Aplicação Aplicação

Transporte Transporte

Rede Rede

Enlace Enlace

Fisíca Fisíca

Camada de
Aplicação
- Transfere mensagens
das aplicações de rede
- FTP, SMTP, HTTP,...

Camada de
Transporte
Transferência de
segmentos fim a fim
- TCP, UDP

Camada de
Rede
- Roteamento de
datagramas entre
origem e destino

Camada de
Enlace
Transferência de
quadros entre
elementos vizinhos da
rede
- PPP, Ethernet

Camada
Física
Transferência de bits de
um elemento para
outro

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