Parte I: Introdução

1. Meta do Capítulo: dar o contexto, visão geral e intuitiva de redes profundidade e detalhes vêm mais adiante abordagem: descritiva uso da Internet como exemplo Visão geral: o que que é a Internet o que que é um protocolo a borda da rede o núcleo da rede rede de acesso, meio físico camadas de protocolo, modelos de serviço backbones, PTTs, provedores Parte I: Introdução 1: Introdução

2. milhões de computadores interligados: hospedeiros, sistemas terminais PCs, estações, servidores PDAs, telefones, torradeiras executando aplicações de rede enlaces de comunicação fibra, cobre, rádio, satélite roteadores: encaminham pacotes (blocos) de dados pela rede estação roteador móvel servidor Provedor regional Provedorlocal Rede corporativa O que que é a Internet: os componentes 1: Introdução

3. protocolos: controlam envio, recepção de mensagens p.ex., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP Internet: “rede de redes” aproximadamente hierárquica Internet pública contra intranet privada Padrões Internet RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering Task Force estação roteador móvel servidor Provedor regional Provedorlocal Rede corporativa O que que é a Internet: os componentes 1: Introdução

4. Infra-estrutura de comunicação: possibilita aplicações distribuídas: WWW, correio, jogos, comércio eletrônico, bases de dados, eleições, outras? serviços de comunicação oferecidos: sem conexão orientado a conexão ciberespaço [Gibson]: “uma alucinação consensual sofrida diariamente por bilhões de operadores, em todos os países, ..” O que que é a Internet: os serviços 1: Introdução

5. protocolos humanos: “que horas são?” “queria perguntar” apresentações … mensagens específicas enviadas … ações específicas tomadas ao receber mensagens, ou em outros eventos protocolos de rede: máquinas em vez de gente toda comunicação na Internet governada por protocolos O que que é um protocolo? protocolos definem formato, ordem de mensagens enviadas e recebidas entre entidades de rede, e ações tomadas ao enviar ou receber uma mensagem 1: Introdução

6. Um protocolo humano e um protocolo de rede : TCP resposta. Get http://gaia.cs.umass.edu/index.htm Que horas são? 2:00 <arquivo> Tempo O que que é um protocolo? Oi! TCP pedido de conexão. Oi! P: Outro protocolo humano? 1: Introdução

7. Borda da rede: aplicações e hospedeiros núcleo da rede: roteadores rede de redes redes de acesso, meios físicos: enlaces de comunicação Detalhes sobre a estrutura da rede 1: Introdução

8. sistemas terminais: executam aplicações p.ex. WWW, correio na “borda da rede” modelo cliente/servidor cliente solicita, recebe serviço do servidor p.ex., cliente WWW (browser)/ servidor; cliente/servidor de correio modelo entre pares (p2p): interação simétrica p.ex.: teleconferências A borda da rede: 1: Introdução

9. Meta: transferência de dados entre sistemas “handshaking”: preparação para iniciar transferência protocolo humano: “Oi!”, “Oi!” criar “estado” em 2 sistemas em comunicação TCP - Transmission Control Protocol serviço orientado a conexão da Internet serviço TCP [RFC 793] transf. dados: fluxo de bytes ordenado, confiável perdas: reconhecimentos e retransmissões controle de fluxo: remetente não vai “afogar” o receptor controle de congestionamento: remetentes “reduzem a taxa de envio” quando rede congestionada Borda da rede: serviço orientado a conexão 1: Introdução

10. Meta: transferência de dados entre sistemas mesma que antes! UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: serviço sem conexão da Internet transf. de dados não confiável sem controle de fluxo sem controle de congestionamento Aplics. usando TCP: HTTP (WWW), FTP (transf. de arquivo), Telnet (acesso remoto), SMTP (correio) Aplics. usando UDP: mídia com “streaming”, teleconferências, telefonia pela Internet Borda da rede: serviço sem conexão 1: Introdução

11. malha conexa de roteadores aquestão fundamental: como se transfere dados através da rede? comutação de circuitos: circuito dedicado por chamada: rede de telefonia comutação de pacotes: dados enviados pela rede em quantias discretas Núcleo da Rede 1: Introdução

12. Recursos fim a fim reservados para a “chamada” banda de enlace, capacidade de comutação recursos dedicados: não há compartilhamento desempenho como circuitos (garantido) requer fase inicial (“setup”) Núcleo da Rede: comutação de circuitos 1: Introdução

13. Recursos de rede (p.ex., banda) retalhado em “pedaços” pedaços alocados a chamadas recurso ocioso se não usado pela chamada (não há compartilhamento) divisão de banda em “pedaços” divisão por frequência divisão por tempo Núcleo da Rede: comutação de circuitos 1: Introdução

14. Cada fluxo de dados fim a fim dividido em pacotes pacotes de usuários A, B compartilham recursos cada pacote usa banda inteira do enlace recursos usados a demanda Retalhamento de banda Alocação dedicada Reserva de recursos Núcleo da Rede: comutação de pacotes Contenção por recursos: • demanda agregada pode exceder os recursos disponíveis • congestionamento: fila de pacotes, espera para uso do enlace • armazena, reencaminha: pacotes movem um enlace a cada vez • transmite pelo enlace • aguarda vez p/ o próx. 1: Introdução

15. Comutação de pacotes X comutação de circuitos: analogia humana de restaurante outras analogias humanas? D E Núcleo da rede: comutação de pacotes Ethernet 10 Mbps C A multiplexação estatística 2 Mbps B fila de pacotes aguardando enlace de saída 34 Mbps 1: Introdução

16. Comutação de pacotes: comportamento armazena e re-encaminha Núcleo da rede: comutação de pacotes 1: Introdução

17. enlace de 1 Mbit cada usuário: 100Kbps quando “ativo” ativo 10% do tempo comutação de circuitos: 10 users comutação de pacotes: com 35 usuários, probabilidade > 10 ativos menor que 0,004 Comutação de pacotes permitir admitir mais usuários! Comutação de pacotes X comutação de circuitos N usuários enlace de 1 Mbps 1: Introdução

18. Fantástico para dados em rajadas compartilha recursos não requer inicialização (setup) Congestionamento excessivo: retardo e perdas protocolos necessários para transferência confiável de dados, controle de congestionamento P: Como prover comportamento de circuitos? Garantias de banda necessárias para aplicações de áudio/vídeo é um problema ainda sem solução (capítulo 6) Comutação de pacotes será sempre o melhor? Comutação de pacotes X comutação de circuitos 1: Introdução

19. Meta: mover pacotes entre roteadores da origem ao destino estudamos diversos algoritmos de seleção de rota (cap. 4) rede de datagramas: endereço de destino determina próximo passo rotas podem mudar durante uma sessão analogia: dirigindo, perguntando o caminho rede de circuitos virtuais: cada pacote carrega rótulo (ID de circuito virtual), rótulo determina próximo passo rota fixa determinada em tempo de estabelecimento da chamada, permanece fixa durante a chamada roteadores mantêm estado por chamada Redes de pacotes: roteamento 1: Introdução

20. P: Como ligar sistemas terminais ao 1o roteador? redes de accesso residencial redes de accesso institucional (escola, empresa) redes de accesso móvel Características principais: banda (bits per second) da rede de acesso? compartilhada ou dedicada? Redes de acesso e meios físicos 1: Introdução

21. Discado via modem até 56Kbps, acesso direto ao roteador (conceitualmente) RDSI: rede digital de serviços integrados (DVI - Telemar): 128Kbps, conexão digital ao roteador ADSL: asymmetric digital subscriber line até 1 Mbps casa ao roteador até 8 Mbps roteador a casa disponibilidade de ADSL : Telefônica, Telemar (MG, BA) Acesso residencial: acesso ponto a ponto 1: Introdução

22. HFC: hybrid fiber coax assimétrico: até 10Mbps p/ a casa, 1 Mbps para a rede rede de cabo e fibra liga a casa ao roteador do provedor acesso compartilhado ao roteador pelas casas problemas: dimensionamento, congestionamento disponibilidade: via cias. de TV a cabo, p.ex., NET, TVA Acesso residencial: cable modems 1: Introdução

23. rede local (LAN) da empresa/univ. liga sistema terminal ao 1o roteador Ethernet: cabo compartilhado ou dedicado usado para acesso ao roteador 10 Mbps, 100Mbps, Gigabit Ethernet disponibilidade: instituições, redes locais domésticas em breve redes locais: cap. 5 Acesso institucional: redes locais 1: Introdução

24. rede de acesso sem fio liga ao roteador redes locais sem fio: espectro de rádio substitui cabo p.ex., Wavelan 2 e 11 Mbps da Lucent Wavelan tb usada para ligações ponto a ponto acesso sem fio não local CDPD: acesso sem fio ao roteador do provedor via rede de telefonia celular roteador estaçãobase sistemasmóveis Redes de acesso sem fio 1: Introdução

25. enlace físico:bit de dados transmitido propaga através do enlace meio guiado: sinais propagam em meios sólidos: cobre, fibra meios não guiados: sinais propagam livremente, p.ex., rádio Par trançado (TP) dois fios isolados de cobre Categoria 3: fio telefônico tradicional, ethernet de 10 Mbps Categoria 5: ethernet de 100Mbps Meios físicos 1: Introdução

26. Cabo coaxial: fio (portador do sinal) dentro de um fio (blindagem) banda básica: canal único no cabo banda larga: múltiplos canais no cabo bidirecional uso era comum em Ethernet de 10Mbps Meios físicos: cabo coaxial, fibra Cabo de fibra ótica: • fibra de vidro iluminada por pulsos de luz • operação de alta velocidade: • Ethernet de 100Mbps • transmissão de alta velocidade ponto a ponto (p.ex., 10 Gbps) • baixa taxa de erros • 2 tipos de fibra:monomodo, multimodo 1: Introdução

27. sinal enviado pelo espectro eletromagnético sem “fio” físico bidirecional efeitos sobre propagação do ambiente: reflexão obstrução por objetos interferência Meios físicos: rádio Tipos de enlace de rádio: • microondas • p.ex. canais até 155 Mbps • rede local (p.ex., waveLAN) • 2Mbps, 11Mbps • longa distância (p.ex., celular) • p.ex. CDPD, 10’s Kbps • satélite • canais de até 50Mbps (ou múltiplos canais menores) • retardo ponto a ponto de 270 ms • geosíncrono X LEOS (Low Earth Orbit Satellite) 1: Introdução

28. Redes são complexas! Muitos componentes: hospedeiros roteadores enlaces de diversos meios aplicações protocolos hardware, software Pergunta: Existe alguma esperança de organizar a estrutura da rede? Ou, pelo menos, organizar nossa discussão de redes? “Camadas” de Protocolos 1: Introdução

29. Organização de viagens aéreas passagem (reclama) bagagem (recupera) portão (desembarque) aterrissagem roteamento do avião passagem (compra) bagagem (entrega) portão (embarque) decolagem roteamento do avião • uma série de passos roteamento do avião 1: Introdução

30. Organização de viagens aéreas: outra visão passagem (compra) bagagem (entrega) portão (embarque) decolagem roteamento do avião Camadas: cada camada implementa um serviço • através das ações internas da própria camada • uso dos serviços providos pela camada inferior passagem (reclama) bagagem (recupera) portão (desembarque) aterrissagem roteamento do avião roteamento do avião 1: Introdução

31. Viagens aéreas em camadas: serviços entrega balcão a balcão de passageiros/bagagem entrega de bagagem do check-in à esteira entrega pessoas: p. embarque ao p. desembarque entrega de avião: aeroporto a aeroporto roteamento do avião da origem ao destino 1: Introdução

32. roteamento do avião roteamento do avião roteamento do avião Distributed implementation of layer functionality passagem (reclama) bagagem (recupera) portão (desembarque) aterrissagem roteamento do avião passagem (compra) bagagem (entrega) portão (embarque) decolagem roteamento do avião Aeroporto de desembarque Aeroporto de embarque locais intermediários de tráfego aéreo 1: Introdução

33. Por quê usar camadas? Ao lidar com sistemas complexos: • estrutura explícita permite identificação, relações entre componentes de sistema complexo • modelo de referência para discussão • modularização facilita manutenção, atualização do sistema • mudanças de implementação do serviço da camada é transparente ao resto do sistema • p.ex., mudança no procedimento do portão não afeta o resto do sistema • o uso de camadas podem causar danos? 1: Introdução

34. aplicação: suporta aplicações de rede ftp, smtp, http transporte: transferência de dados entre sistemas terminais tcp, udp rede: roteamento de datagramas da origem ao destino ip, protocolos de roteamento enlace: transferência de dados entre elementos de rede vizinhos ppp, ethernet física: bits “nos fios” aplicação transporte rede enlace física Pilha de protocolos da Internet 1: Introdução

35. Cada camada: distribuída “entidades” implementam funções da camada em cada nó entidades realizam ações, trocam mensagens com pares rede enlace física aplicação transporte rede enlace física Camadas: comunicação lógica aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física 1: Introdução

36. P.ex.: transporte obtém dados da apl. inclui endereços, info para confiabilidade para formar “datagrama” envia datagrama ao par espera receber ack (reconhecimento) do par analogia: correios rede enlace física application transport network link physical aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física dados dados dados ack Camadas: comunicação lógica transport transport 1: Introdução

37. rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física dados dados Camadas: comunicação física 1: Introdução

38. M M H H H H H H H H H H H H t t t n l n l t n t n t M M M M aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física M M Camadas de protocolos e dados Cada camada recebe dados da camada superior • acrescenta cabeçalho com informação para criar nova unidade de dados • passa nova unidade de dados para camada inferior origem destino mensagem segmento datagrama quadro 1: Introdução

39. aprox. hierárquica provedores nacionais/internacionais de backbone (PNBs) p.ex.. Embratel, RNP, IBM interconexão (peering) privada bilateral, or em Pontos de Troca de Tráfego (PTTs) provedores regionais clientes dos PNBs provedores locais, empresa clientes dos provedores regionais Prov.local Prov.local PTT PTT Estructura da Internet: rede de redes Prov. regional PNB B PNB A Prov. regional 1: Introdução

40. Cobrimos muita matéria! visão geral da Internet o que que é um protocolo? Borda e núcleo de rede, rede de acesso modelos de camadas e serviços backbones, PTTs, provedores Com sorte, você já adquiriu: contexto, visão geral, intuição de redes profundidade e detalhes maiores mais tarde no curso Capítulo 1: Sumário 1: Introdução