Redes de Computadores

1
Redes de Computadores

• Prof. Fábio M. Costa
• fmc_at_inf.ufg.br
• www.inf.ufg.br/fmc/TPR

2
Abordagem Seguida no Curso

• Tradicional (bottom-up)

• Abordagem Top-Down

3
Livro Texto e Material de Apoio

• Computer Networking A Top-Down Approach
  Featuring the Internet, 2nd. Ed.
• James F. Kurose Keith W. Ross
• Addison-Wesley, 2003
• Edição em Português
• Redes de Computadores Uma nova abordagem baseada
  na Internet
• Ed. PearsonEducation, 2002
• Site de apoio
• http//www.awl.com/kurose-ross
• Slides http//www.inf.ufg.br/fmc/TPR

4
Parte I Introdução

• Objetivo do capítulo
• entender o contexto, visão geral, sentir o que
  são redes
• maior profundidade, detalhes posteriormente no
  curso
• abordagem
• descritiva
• uso da Internet como exemplo

• Resumo
• o que é a Internet
• o que é um protocolo?
• a borda da rede
• o núcleo da rede
• rede de acesso e meio físico
• desempenho perda, atraso
• camadas de protocolos, modelos de serviço
• backbones, NAPs, ISPs
• história
• redes ATM

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O que é a Internet visão dos componentes

• Milhões de dispositivos de computação conectados
  hosts, sistemas finais
• workstations de PCs, servidores
• telefones com PDAs, torradeiras
• rodando aplicações de rede
• Enlaces (canais) de comunicação
• fibra, cobre, rádio, satélite
• Roteadores encaminham pacotes (pedaços) de dados
  através da rede

roteador
workstation
dispositivo móvel
servidor
ISP local
ISP regional
Rede da empresa
6
Alguns dispositivos interessantes com acesso à
Internet
Porta-retrato IP http//www.ceiva.com/
Torradeira conectada à WEB com função de previsão
de tempo http//dancing-man.com/robin/toasty/
Um minúsculo servidor WEB http//www-ccs.cs.umass.
edu/shri/iPic.html
7
O que é a Internet visão dos componentes

• Protocolos controlam o envio e recepção de
  mensagens
• ex., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP
• Internet rede de redes
• livremente hierárquica
• Internet pública versus intranet privada
• Padrões Internet
• RFC Request for comments
• IETF Internet Engineering Task Force

roteador
workstation
servidor
móvel
ISP local
ISP regional
Rede da empresa
8
O que é a Internet visão dos serviços

• A infra-estrutura de comunicação permite o uso de
  aplicações distribuídas
• WWW, email, jogos, e-comércio, bacos de dados,
  votações, compartilhamento de arquivos (ex. MP3)
• mais?
• Serviços de comunicação disponibilizados
• sem conexões
• orientado a conexões

9
O que é um protocolo?

• Protocolos humanos
• que horas são?
• tenho uma dúvida
• apresentações
• msgs específicas são enviadas, segundo uma
  ordem pré-estabelecida
• ações específicas são realizadas quando as msgs
  são recebidas, ou acontecem outros eventos

• Protocolos de rede
• máquinas ao invés de pessoas
• todas as atividades de comunicação na Internet
  são governadas por protocolos

protocolos definem o formato e ordem das
mensagens enviadas e recebidas pelas entidades da
rede, bem como as ações tomadas quando da
transmissão ou recepção destas mensagens
10
O que é um protocolo?

• um protocolo humano e um protocolo de rede

Oi
TCP connection request
Oi
P Apresente outro protocolo humano!
11
Uma 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

12
A borda da rede

• Sistemas finais (hosts)
• rodam programas de aplicação
• ex. WWW, email
• na extremidade 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-to-peer
• interação simétrica entre os hosts
• ex. teleconferência, NAPSTER.

13
Borda da rede serviço orientado a conexões

• serviço TCP RFC 793
• transferência de dados através de um fluxo de
  bytes ordenados e confiável
• perda tratata através de 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.

• Objetivo transferência de dados entre hosts.
• handshaking inicializa (prepara para) a transf.
  de dados
• Alô,... alô (protocolo humano)
• inicializa o estado em dois hosts que desejam
  se comunicar
• TCP - Transmission Control Protocol
• serviço orientado a conexão da Internet

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Borda da rede serviço sem conexão

• Aplicações que usam TCP
• HTTP (WWW), FTP (transferência de arquivo),
  Telnet (login remoto), SMTP (email)
• Aplicações que usam UDP
• streaming media, teleconferência, telefonia
  Internet

• 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

15
Capítulo 1 Roteiro

1. O que é a Internet?
2. A borda da rede
3. O núcleo da rede
4. Acesso à rede e meios físicos
5. Estrutura da Internet e ISPs
6. Atraso e perda em redes de comutação de pacotes
7. Camadas de protocolos, modelos de serviço
8. Histórico

16
O Núcleo da Rede

• Malha de roteadores interconectados
• A pergunta fundamental como os dados são
  transferidos através da rede?
• comutação de circuitos circuito dedicado por
  chamada rede telefônica
• comutação de pacotes os dados são enviados
  através da rede em pedaços discretos.

17
Núcleo da Rede Comutação de Circuitos

• Recursos fim a fim são reservados para a chamada.
• banda do enlace, capacidade dos comutadores
• recursos dedicados sem compartilhamento
• desempenho garantido (como em um circuito físico)
• necessita estabelecimento de conexão

18
Núcleo da Rede Comutação de Circuitos

• Recursos da rede (ex., banda) são divididos em
  pedaços
• pedaços alocados às chamadas
• o pedaço do recurso fica ocioso se não for usado
  pelo seu dono (não há compartilhamento)
• como é feita a divisão da banda de um canal em
  pedaços (multiplexação)
• divisão de frequência (FDM)
• divisão de tempo (TDM)

19
Comutação de Circuitos FDM e TDM
20
Núcleo da Rede Comutação de Pacotes

• Disputa por recursos
• a demanda total pelos recursos pode superar a
  quantidade disponível
• congestionamento pacotes são enfileirados,
  esperando para usar o enlace
• armazena e retransmite pacotes se deslocam uma
  etapa (hop) por vez
• transmite num enlace
• espera a vez no próximo enlace

• Cada fluxo de dados fim-a- fim é dividido em
  pacotes
• pacotes dos usuários A e B compartilham os
  recursos da rede
• cada pacote usa toda a banda do canal
• recursos são usados quando necessário,

21
Núcleo da Rede Comutação de Pacotes
Ethernet 10 Mbs
C
A
multiplexação estatística
1,5 Mbs
B
fila de pacotes esperando pelo enlace de saída
45 Mbs

• Comutação de pacotes versus comutação de
  circuitos analogia com restaurantes
• existem outras analogias humanas?

22
Núcleo da Rede Comutação de Pacotes

• Comutação de pacotes comportamento de
  armazenamento e retransmissão (store and forward)
• Quebra uma mensagem em pedaços menores (pacotes)
• Store-and-forward comutador espera a chegada do
  pacote completo e o encaminha/roteia para o
  próximo comutador

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Comutação de pacotes versus comutação de circuitos

• A comutação de pacotes permite que mais usuários
  usem a rede!

• Enlace de 1 Mbit
• cada usuário
• 100Kbps quando ativo
• ativo 10 do tempo
• comutação por circuitos
• 10 usuários
• comutação por pacotes
• com 35 usuários, probabilidade gt 10 ativos menor
  que 0,004

N usuários
Enlace de 1 Mbps
24
Comutação de pacotes versus comutação de circuitos

• A comutação de pacotes ganha de lavada?

• Ótima para dados em surtos
• compartilhamento dos recursos
• não necessita estabelecimento de conexão
• Congestionamento excessivo atraso e perda de
  pacotes
• necessita de protocolos para transferência
  confiável de dados, controle de congestionamento
• 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 (cap. 6)

25
Segmentação de Mensagens

• Transmissão de mensagens longas
• como uma única unidade de transmissão
• store-and-forward da mensagem completa
• segmentadas em uma série de pacotes transmitidos
  independentemente
• pipeline no uso dos componentes da rede!

26
Segmentação de Mensagens e Desempenho

• Sem segmentação cada mensagem precisa ser
  armazenada completamente em cada comutador antes
  de ser retransmitida
• longa espera em cada comutador
• Uso seqüencial dos componentes da rede
• desperdício de recursos

27
Segmentação de Mensagens e Desempenho

• Com segmentação em pacotes
• cada componente da rede pode trabalhar em
  paralelo em pacotes diferentes da mensagem
• Resulta em um menor atraso total de transmissão
  da mensagem
• um fator de 3 neste ex.!
• Ver applet

28
Redes comutadas por pacotes roteamento

• Objetivo mover pacotes entre roteadores da
  origem até o destino
• serão estudados diversos algoritmos de escolha de
  caminhos
• redes de datagrama
• 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), a qual determina a próxima etapa
• caminho fixo determinado no estabelecimento da
  chamada, permanece fixo durante a chamada
• roteadores mantêm estados para cada chamada

29
Redes de Circuitos Virtuais

• Cada roteador mantém uma tabela de VCs
• Uma entrada para cada VC passando por ele
• Indicando a interface de rede através da qual
  pacotes de cada VC devem ser encaminhados
• Cada VC recebe um número único no contexto de um
  roteador
• O mesmo VC pode ser identificado através de
  números diferentes em roteadores (e links)
  distintos ao longo do caminho
• Pacotes são identificados pelo número do VC ao
  qual pertencem

30
Redes de Circuitos Virtuais (cont.)

• Protocolo de sinalização
• Usado para o estabelecimento de circuitos
  virtuais
• Antes que transferência de dados real possa
  ocorrer

6. Receive data
5. Data flow begins
4. Call connected
3. Accept call
1. Initiate call
2. incoming call
31
Redes de Circuitos Virtuais Exemplo

• De A para B
• A ---- PS1 ---- PS2 ---- B
• 12 22 32
• Tabela de VCs em PS1

Incoming interface Incoming VC Outgoing Interface Outgoing VC
1 12 3 22
2 63 1 18
3 7 2 17
1 97 3 87
... ... ... ...
32
Redes de Datagrama

• Rota determinada para cada pacote individual
• Pacotes podem seguir rotas diferentes
• Tabela de rotas em cada roteador
• indica a próxima etapa (hop) no caminho a ser
  seguida para se chegar a cada destino conhecido
• com base no endereço de destino
• endereços organizados de forma hierárquica
• Ex. rede máquina
• Análogo ao sistema postal

33
Redes de Datagrama (cont.)

• Não é necessário tempo inicial de preparação da
  conexão
• Dados começam a ser transmitidos imediatamente

1. Send data
2. Receive data
34
Redes de Datagrama Exemplo de Tabela de Rotas

• fmc_at_zeusgt netstat -r
• Kernel IP routing table
• Destination Gateway Genmask
  Flags MSS Window irtt Iface
• 200.137.197.128 apollo.inf.ufg. 255.255.255.192
  UG 40 0 0 eth1
• 200.137.197.192 artemis.inf.ufg 255.255.255.192
  UG 40 0 0 eth1
• 200.137.197.0 255.255.255.192 U
  40 0 0 eth1
• 200.137.197.64 255.255.255.192 U
  40 0 0 eth0
• default ares.inf.ufg.br 0.0.0.0
  UG 40 0 0 eth1
• fmc_at_zeusgt
• fmc_at_zeusgt netstat -nr
• Kernel IP routing table
• Destination Gateway Genmask
  Flags MSS Window irtt Iface
• 200.137.197.128 200.137.197.2 255.255.255.192
  UG 40 0 0 eth1
• 200.137.197.192 200.137.197.6 255.255.255.192
  UG 40 0 0 eth1
• 200.137.197.0 0.0.0.0 255.255.255.192 U
  40 0 0 eth1
• 200.137.197.64 0.0.0.0 255.255.255.192 U
  40 0 0 eth0
• 0.0.0.0 200.137.197.1 0.0.0.0
  UG 40 0 0 eth1

35
Topologia da Rede Correspondente
200.137.197.192
200.137.197.128
zeus.inf.ufg.br
apollo
artemis
200.18.197.2
200.18.197.6
eth0
eth1
200.137.197.0
200.137.197.64
UFGNet
200.137.197.1
ares.inf.ufg.br
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Taxonomia de Redes de Computadores
Redes de Telecomunicações

• O fato de uma rede ser baseada em datagramas não
  implica em que ela seja orientada a conexões ou
  sem conexões
• A Internet oferece ambos os tipos de serviço às
  aplicações orientado a conexões (TCP) e sem
  conexões (UDP)

37
Capítulo 1 Roteiro

1. O que é a Internet?
2. A borda da rede
3. O núcleo da rede
4. Acesso à rede e meios físicos
5. Estrutura da Internet e ISPs
6. Atraso e perda em redes de comutação de pacotes
7. Camadas de protocolos, modelos de serviço
8. Histórico

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Acesso à rede 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?

39
Acesso residencial acesso ponto-a-ponto

• Discado (Dialup) via modem
• acesso direto ao roteador até 56Kbps
  (teoricamente)
• Inconveniente não é possível utilizar o telefone
  ao mesmo tempo
• RDSI/ISDN
• rede digital de serviços integrados conexão
  digital de 128Kbps ao roteador.

• ADSL asymmetric digital subscriber line
• até 1 Mbps casa-para-roteador (provedor)
• 4KHz 50KHz
• até 8 Mbps roteador-para-casa
• 50KHz 1MHz
• telefone 0KHz 4KHz
• FDM
• Ex. Serviço Turbo da Brasil Telecom

40
Acesso residencial cable modems

• HFC hybrid fiber coax
• assimétrico até 10Mbps subida (upstream), 1 Mbps
  descida (downstream)
• rede de cabos e fibra conectam as residências ao
  roteador do ISP
• acesso compartilhado ao roteador pelas
  residências
• questões congestionamento, dimensionamento
• implantação disponível através de empresas de TV
  a cabo, ex. AJATO (TVA) e VIRTUA (Net)

?Aproveita a infra-estrutura das redes de TV a
cabo
41
Acesso residencial cable modems
Diagram http//www.cabledatacomnews.com/cmic/diag
ram.html
42
Arquitetura de redes de TV a cabo Visão geral
Tipicamente 500 a 5.000 casas
cable headend
casa
rede de distribuição via cabo (simplificada)
43
Arquitetura de redes de TV a cabo Visão geral
cable headend
casa
rede de distribuição via cabo (simplificada)
44
Arquitetura de redes de TV a cabo Visão geral
cable headend
casa
rede de distribuição via cabo (simplificada)
45
Arquitetura de redes de TV a cabo Visão geral
FDM
cable headend
casa
rede de distribuição via cabo
46
Acesso institucional rede local

• rede local (LAN - Local Area Network) da
  empresa/univ. conecta sistemas finais ao roteador
  de borda
• Ethernet
• cabos compartilhados ou dedicados conectam o
  sistema final ao roteador
• 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit Ethernet, 10Gbit
  Ethernet
• instalação instituições, brevemente nas
  residências
• LANs serão vistas no Cap. 5.

47
Redes de acesso sem fio (wireless)

• rede de acesso compartilhado sem fio conecta o
  sistema final ao roteador
• LANs sem fio
• ondas de rádio substituem os fios
• 802.11b (WiFi) 11Mbps
• acesso sem fio com maior cobertura
• GPRS acesso sem fio ao roteador do ISP através
  da rede celular
• 2,5G
• 3G 384Kbps (2Mbps???)
• WAP (Wireless Application Protocol)

48
Redes locais residenciais

• Componentes típicos de uma rede local
  residencial
• moden ADSL ou cable modem
• roteador/firewall
• Ethernet
• ponto de acesso para a rede sem fio (wireless)

wireless laptops
de/para o cable headend
cable modem
roteador/ firewall
wireless access point
Ethernet (switched)
49
Meios Físicos

• Par Trançado (TP - Twisted Pair)
• dois fios de cobre isolados
• Categoria 3 fios tradicionais de telefonia, 10
  Mbps Ethernet
• Categoria 5 TP 100Mbps Ethernet

• 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 (através do ar),
  ex. rádio

50
Meios físicos cabo coaxial, fibra

• Cabo coaxial
• fio (transporta o sinal) dentro de outro fio
  (blindagem)
• banda básica (baseband) canal único no cabo
• banda larga (broadband) múltiplos canais num
  cabo
• bidirecional
• uso comum em Ethernet 10Mbs

• Cabo de fibra óptica
• fibra de vidro transporta pulsos de luz
• opera em alta velocidade
• Ethernet 100Mbps
• transmissão ponto a ponto de alta velocidade
  (ex., 10 Gbps)
• baixa taxa de erros

51
Meios físicos rádio

• Tipos de enlaces de rádio
• microondas
• ex. canais de até 45 Mbps
• LAN (ex., IEEE 802.11b)
• 2Mbps, 11Mbps
• longa distância (ex., celular)
• ex. CDPD, 10s Kbps
• satélite
• canal de até 50Mbps (ou múltiplos canais menores)
• atraso fim a fim de 270 mseg
• geosíncrono versus LEOS (low earth orbit
  satellites)

• sinal transportado em ondas eletromagnéticas
• não há fio físico
• bidirecional
• efeitos do ambiente de propagação
• reflexão
• obstrução por objetos
• interferência

52
Capítulo 1 Roteiro

1. O que é a Internet?
2. A borda da rede
3. O núcleo da rede
4. Acesso à rede e meios físicos
5. Estrutura da Internet e ISPs
6. Atraso e perda em redes de comutação de pacotes
7. Camadas de protocolos, modelos de serviço
8. Histórico

53
Estrutura da Internet rede de redes

• quase hierárquica
• provedores de backbones nacionais/internacionais
  (NBPs)
• ex. Embratel, Banco Rural, Global One
• interconecta com cada um dos outros de forma
  privada, ou em pontos de troca de tráfego
  públicos (PTTs)
• ISPs regionais
• conectam a NBPs
• ISP local, empresa
• conecta a um ISP regional

ISP regional
NBP B
NBP A
ISP regional
54
Estrutura da Internet rede de redes

• no centro da rede ISPs da camada/nível 1
• ex. Embratel, RNP
• cobertura nacional / internacional
• treat each other as equals

Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
55
Provedor de Backbone Nacional
ex. Embratel
http//www.embratel.net.br/internet/index.html
56
Provedor de Backbone Nacional
ex. RNP
http//www.rnp.br/backbone/
57
Estrutura da Internet rede de redes

• ISPs do nível 2 menores (freqüentemente
  regionais)
• Conectam-se a um ou mais ISPs do nível 1 e,
  possivelmente, a outros ISPs de nível 2

Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
58
Estrutura da Internet rede de redes

• ISPs de nível 3 e ISPs locais
• rede de acesso, mais próxima dos sistemas finais
  (hosts)

Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
59
Estrutura da Internet rede de redes

• Um pacote passa através de várias redes!

Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
Tier 1 ISP
60
Capítulo 1 Roteiro

1. O que é a Internet?
2. A borda da rede
3. O núcleo da rede
4. Acesso à rede e meios físicos
5. Estrutura da Internet e ISPs
6. Atraso e perda em redes de comutação de pacotes
7. Camadas de protocolos, modelos de serviço
8. Histórico

61
Atraso em redes comutadas por pacotes

• Processamento no nó
• verificação de bits com erro
• identif. do enlace de saída
• Enfileiramento
• tempo de espera no enlace de saída até a
  transmissão
• depende do nível de congestionamento do roteador

• os pacotes experimentam atraso no caminho fim a
  fim
• quatro fontes de atraso em cada etapa (roteador)

62
Atraso em redes comutadas por pacotes

• Atraso de propagação
• d compr. do enlace
• s velocidade de propagação no meio (2x108
  m/seg)
• atraso de propagação d/s

• Atraso de transmissão
• Rlargura de banda do enlace (bps)
• Lcompr. do pacote (bits)
• tempo para enviar os bits no enlace L/R

Nota s e R são valores muito diferentes!
63
Atraso fim-a-fim

• Atraso em um nó
• dnodal dproc dqueue dtrans dprop
• Atraso fim-a-fim
• dtotal N(dproc dtrans dprop)
• assumindo que o atraso de enfileiramento é
  desprezível (rede sem congestionamento)
• pacote passa por N-1 roteadores intermediários

64
Atraso de transmissão versus Atraso de propagação

• Transmissão quanto tempo se gasta para o
  transmissor colocar todos os bits no meio
• depende da taxa de transmissão do enlace e do
  tamanho do pacote
• Propagação quanto tempo um bit demora para
  chegar ao outro lado do enlace
• depende da distância entre origem e destino
• P Qual dos dois será o fator dominante?
• Analisar duas situações especiais
• pacotes muito longos e enlaces de curta distância
• pacotes curtos e enlaces de longa distância

65
Atraso de transmissão versus Atraso de propagação

• pacotes muito longos e enlaces de curta
  distância
• atraso de transmissão domina
• pacotes curtos e enlaces de longa distância
• atraso de propagação domina

B
A
B
A
66
Atraso de enfileiramento

• Rlargura de banda do enlace (bps)
• Lcompr. do pacote (bits)
• ataxa média de chegada de pacotes

intensidade de tráfego La/R

• La/R 0 pequeno atraso de enfileiramento
• La/R -gt 1 grande atraso
• La/R gt 1 chega mais trabalho do que a
  capacidade de atendimento, atraso médio infinito!
  (assumindo capac. de fila infinita!)

67
Perda de pacotes

• Na realidade filas dos roteadores têm tamanho
  limitado
• O que acontece quando um pacote chega a um
  roteador cuja fila está cheia?
• O pacote é descartado (i.e., perdido)!
• Taxa de perda de pacotes aumenta à medida que a
  intensidade do tráfego (La/R) aumenta
• pacotes perdidos devem ser retransmitidos
• Medida de desempenho da rede (juntamente com o
  atraso)

68
Atrasos e Rotas na Internet

• Como se mostram os atrasos e perdas na Internet?
• Programa Traceroute realiza medidas de atraso
  da origem para cada roteador ao longo do caminho
  até o destino na Internet. Para todo i
• envia três pacotes que chegarão ao roteador j no
  caminho em direção ao destino (i.e., três
  experimentos distintos)
• roteador j retornará pacotes de resposta à origem
• origem mede o intervalo de tempo entre a
  transmissão dos pacotes e a recepção das
  respostas

3 probes
3 probes
3 probes
69
Atrasos e Rotas na Internet

• Experimentar com o programa traceroute
• N-1 roteadores intermediários
• origem envia N pacotes especiais de sondagem
• ao receber o n-ésimo pacote, o n-ésimo roteador
  suprime o pacote e envia uma mensagem de volta
  para a origem
• ao receber tal mensagem, a origem registra
• o tempo gasto entre o envio do n-ésimo pacote a
  recepção da respectiva resposta atraso de
  ida-e-volta para o n-ésimo roteador
• nome e endereço do n-ésimo roteador
• origem reconstrói a rota até o destino
• http//www.traceroute.org

70
traceroute exemplo
traceroute gaia.cs.umass.edu para www.eurecom.fr
Três medidas distintas

• 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

enlace trans- oceânico
significa sem resp. (pcte. perdido, roteador
não responde)
71
Capítulo 1 Roteiro

1. O que é a Internet?
2. A borda da rede
3. O núcleo da rede
4. Acesso à rede e meios físicos
5. Estrutura da Internet e ISPs
6. Atraso e perda em redes de comutação de pacotes
7. Camadas de protocolos, modelos de serviço
8. Histórico

72
Camadas de Protocolos

• As redes são complexas!
• muitos pedaços
• hosts
• roteadores
• enlaces de diversos meios
• aplicações
• protocolos
• hardware, software

• Pergunta
• Há alguma esperança em organizar a estrutura da
  rede?
• Ou pelo menos a nossa discussão sobre redes?

73
Organização de uma viagem aérea
bilhete (compra) bagagem (check in) portão
(embarque) decolagem roteamento do avião
bilhete (reclamação) bagagem (recup.) portão
(desembarque) aterrissagem roteamento do avião
roteamento do avião

• uma série de etapas

74
Organização de uma viagem aérea uma visão
diferente

• Camadas cada camada implementa um serviço
• através de ações internas à camada
• depende dos serviços providos pela camada inferior

75
Viagem aérea em camadas serviços
Transporte balcão a balcão de pessoasbagagens tr
ansporte de bagagens transferência de pessoas
entre portões transporte do avião de pista a
pista
roteamento do avião da origem ao destino
76
Implementação distribuída da funcionalidade das
camadas
bilhete (reclamação) bagagem (recup.) portão
(desembarque) aterrissagem roteamento do avião
bilhete (compra) bagagem (check in) portão
(embarque) subida roteamento do avião
aeroporto de saída
aeroporto de chegada
localidades intermediárias de tráfego aéreo
77
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?

78
Pilha de protocolos Internet

• aplicação dá suporte a aplicações de rede
• ftp, smtp, http
• transporte transferência de dados host-a-host
• tcp, udp
• rede roteamento de datagramas da origem até o
  destino
• ip, protocolos de roteamento
• enlace transferência de dados entre elementos de
  rede vizinhos
• ppp, ethernet
• física bits no fio

79
Camadas comunicação lógica

• Cada camada
• distribuída
• as entidades implementam as funções das camadas
  em cada nó
• as entidades executam ações, trocam mensagens
  entre parceiras

80
Camadas comunicação lógica

• Ex. transporte
• recebe dados da 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

transporte
transporte
81
Camadas comunicação física
82
Camadas de protocolos e dados

• Cada camada recebe dados da camada superior
• adiciona informação no cabeçalho para criar uma
  nova unidade de dados (encapsulamento)
• passa a nova unidade de dados para a camada
  inferior
• no destino operação inversa desencapsula a
  unidade de dados e a repassa para a camada acima

fonte
destino
mensagem
segmento
datagrama
quadro
83
Capítulo 1 Roteiro

1. O que é a Internet?
2. A borda da rede
3. O núcleo da rede
4. Acesso à rede e meios físicos
5. Estrutura da Internet e ISPs
6. Atraso e perda em redes de comutação de pacotes
7. Camadas de protocolos, modelos de serviço
8. Histórico

84
História da Internet
1961-1972 Princípios iniciais de comutação de
pacotes

• 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
  Reearch Projects Agency)
• 1969 entra em operação o primeiro nó da ARPAnet

• 1972
• demonstração pública da ARPAnet
• NCP (Network Control Protocol) primeiro protocolo
  host-host
• primeiro programa de e-mail
• ARPAnet com 15 nós

85
História da Internet
1972-1980 Interconexão de redes novas e
proprietárias

• 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 das redes ATM)
• 1979 ARPAnet tem 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

86
História da Internet
1980-1990 novos protocolos, proliferação de redes

• 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 conferederação de
  redes

87
História da Internet
Anos 90 comercialização, a WWW

• início dos anos 90 ARPAnet desativada
• 1991 NSF remove restrições ao uso comercial da
  NSFnet (desativada em 1995)
• início dos anos 90 WWW
• hypertexto Bush 1945, Nelson 1960s
• HTML, http Berners-Lee
• 1994 Mosaic, posteriormente Netscape
• fim dos anos 90 comercialização da Web
• 1996 criação do projeto INTERNET2

• Final dos anos 90
• mais killer applications instant messaging,
  peer2peer (ex. Napster)
• importância de segurança na rede
• est. mais de 50 milhões de computadores na
  Internet mais de 100 milhões de usuários
• enlaces de backbone operando a Gbps

88
Internet/BR

• RNP teve início em 1989.
• Aberta para uso comercial em 1994
• Posição absoluta, janeiro/03
• Número de hosts 2.237.527
• 9o do Mundo
• 3o das Américas
• 1o da América do Sul
• fonte Network Wizards, 2003
• 19.700.000 de Internautas em Dez/2002 (fonte
  Nielsen-NetRatings)
• Mais informações
• Comitê Gestor da Internet/BR http//www.cg.org.br

89
Número de Internautas
VEJA, 5/4/2000
90
Capítulo 1 Resumo

• Foi coberta uma tonelada de material!
• visão geral da Internet
• o que é um protocolo?
• borda da rede, núcleo, rede de acesso
• desempenho perda, atraso
• camadas e modelos de serviço
• backbones, PTTs, ISPs
• história

• Esperamos que agora você possua
• contexto, visão geral, sentimento do que sejam
  redes
• maior profundidade, detalhes posteriormente no
  curso