Redes de Computadores 2 - Conceitos Básicos de Redes –

1. Redes de Computadores 2- Conceitos Básicos de Redes – Paulo Roberto Freire Cunha prfc@cin.ufpe.br

2. Objetivo • introdução aos elementos básicos de uma rede • extremidade e núcleo • protocolos • serviços de redes • orientada a conexão • sem-conexão Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

3. Elementos da Internet • dispositivos de computação • hosts • PDAs, microondas (executando aplicações em rede) • links de comunicação • fibras ópticas, cabos • rádio, satélite • roteadores • responsáveis por “guiar” dados através da rede Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

4. Elementos da Internet (cont.) roteador pc servidor estação móvel par trançado provedor de backbone microondas provedor de internet (ISP) fibra óptica Rede 1 Móvel ERBs Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

5. Elementos da Internet (cont.) • protocolos • “conjunto de regras” • HTTP, DNS • TCP, • IP, ICMP, • ARP, etc • Internet • “rede das redes” • Internet X internet Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

6. Elementos da Internet (cont.) • definições de “padrões” na Internet • RFC – Request for Comments • IETF – Internet Engineering Task Force • W3C – World Wide Web Consortium • IANA - Internet Assigned Numbers Authority Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

7. Modelo Conceitual da Internet • coleção de serviços • www • e-mail • execução remota • ftp, etc • tipos de serviços fornecidos • orientado à conexão (e.g., serviço telefônico,TCP) • “connectionless” (e.g., correio,UDP) Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

8. Protocolos • protocolos de redes • máquinas envolvidas • regras para comunicação entre máquinas • governam as comunicações na Internet • “idéia básica” • formato da mensagem • sequenciamento das mensagens • ações • protocolos de humanos • exemplos • conversações em telefones • conversas com outras pessoas • solicitação de serviços em autarquias • “idéia básica” • envio de mensagens • ações quando a mensagem é recebida Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

9. “oi” conexão TCP req. conexão TCP “oi” rep. “qual o seu nome?” get http://www.cin.ufpe.br/index.html “Napoleão” página Protocolos (cont.) Tempo Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

10. elementos da extremidade da rede aplicações hosts elementos centrais da rede roteadores redes de redes links de comunicação Detalhes da Extremidade da Rede Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

11. hosts local onde as aplicações executam http, e-mail modelo cliente/servidor clientes requisitam serviços fornecidos por servidores browser(cliente), servidor http originário do UNIX os protocolos de comunicação adotam este modelo modelo peer-peer interação simétrica teleconferências Detalhes da Extremidade da Rede (cont.) Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

12. Detalhes da Extremidade da Rede (cont.) • serviço orientado a conexão • transferência de dados • estabelece inicialmente uma conexão • TCP (Transport Control Protocol) • transferência de dados confiável • fluxo de controle • controle de congestionamento • informações ordenadas • http, ftp, telnet Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

13. coleção de switches (roteadores) serviços de transferência comutação por circuito circuito dedicado sistema telefônico comutação por pacotes dados enviados em “etapas” Detalhes do Núcleo da Rede Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

14. Comutação por Circuito reserva fim-a-fim de recursos (banda nos links) para a transferência recursos dedicados (não há compartilhamento) desempenho garantido há uma negociação antes do estabelecimento do circuito Detalhes do Núcleo da Rede (cont.) Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

15. Comutação por circuito (cont.) recursos (e.g., largura de banda) divididos em partes partes alocadas para a chamada desperdício se o recurso não for usado tipos de divisão da largura de banda multiplexação na freqüência (FDM) multiplexação no tempo (TDM) Sinal 1 0 100 Hz Sinal 3 0 100 Hz 300 100 200 1 1 1 2 2 2 3 3 3 4 4 4 Detalhes do Núcleo da Rede (cont.) FDM Sinal 2 0 100 Hz Sinal 1 Sinal 2 Sinal 3 0 Hz TDM slot frame Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

16. Comutação por pacote dados dividos em pacotes pacotes de conexões distintas compartilham recursos (não há alocação dedicada) cada pacote usa toda a largura de banda (a largura de banda não é dividida em partes) recursos são usados a medida que são necessários (não há reserva de recursos) Detalhes do Núcleo da Rede (cont.) Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

17. Comutação por pacote recursos agregados podem exceder o limite congestão filas de pacotes “armazena e envia” (store and forward) pacotes são enviados por “etapas” Detalhes do Núcleo da Rede (cont.) Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

18. Comutação por pacote D E Detalhes do Núcleo da Rede (cont.) 10 Mbs Ethernet C A 1.5 Mbs B filas de pacotes esperando links de saída 45 Mbs Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

19. Comutação por pacote X Comutação por circuitos comutação por pacotes é adequada para tráfegos em rajada comutação por circuito provoca congestionamento (perda e atraso) comutação por circuito é adequada em aplicações de áudio/vídeo Detalhes do Núcleo da Rede (cont.) Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

20. Redes de Acesso Redes de Comunicação • Redes de Comunicação • PSTN (Public Switched Telephone Network) • LAN (Local Area Network) • PSDN (Public Switched Data Network) • ISDN (Integrated Services Digital Network) Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

21. Acesso institucional (LAN) Acesso residencial a um provedor (PSTN) Acesso a uma rede sem-fio Redes de Acesso • conexão com roteadores Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

22. Redes de Acesso • Acesso Residencial • Modem • conexões de 56kbps • ISDN (Integrated Service Digital Network) • RDSI – Rede Digital Serviços Integrados • conexões de 128Kbps • ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line) • 1 Mbps (casa-roteador) • 8 Mbps (roteador-casa) Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

23. Redes de Acesso • acesso residencial (cont.) CODEC PSTN Estação Interurbana Modem Modem Estação Final Estação Final Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

24. Redes de Acesso • Acesso Institucional • universidades, empresas • acesso a uma rede local (LAN) • padrão ethernet (10Mbps,100Mbps) Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

25. Redes de Acesso • Acesso com Redes Sem-Fio • LANs sem-fio • cabos trocados por rádio ERB EM Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

26. 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 De: Para: Redes de Comutação por Pacotes • Roteamento Objetivo: Mover pacotes da origem para o destino Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

27. 2 1 2 1 1 2 2 2 1 2 2 1 De: Para: Redes de Comutação por Pacotes • Roteamento (cont.) hop • Rede Datagrama • o endereço de destino decide o próximo hop • as rotas podem mudar durante a sessão Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

28. 1 2 1 2 1 1 2 2 2 1 2 1 2 1 De: Para: Redes de Comutação de Pacotes • Roteamento (cont.) • Rede Circuito Virtual • cada pacote carrega uma indicação do próximo hop (circuito virtual ID) • caminho fixo (definido no início da conexão) • os roteadores mantém o estado da conexão Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

29. atraso no processamento no hop atraso no enfileramento atraso na transmissão 1 1 2 4 3 4 2 3 atraso na propagação Roteamento • atrasos nos hops (roteadores) A B Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

30. verificação de erros • determinação da saída Roteamento • atrasos nos hops (roteadores) A B Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

31. Roteamento • atrasos nos hops (roteadores) • Atraso na transmissão • R / largura de banda do link (bps) • L / comprimento do pacote • tempo para envio do bits • através do link = L / R • Atraso na propagação • d = comprimento do link • s = velocidade de propagação no meio • atraso = d / s Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

32. Estruturação de Redes hosts aplicações links roteador protocolos hardware, software Redes são complexas e precisam ser organizadas de alguma forma!!! Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

33. Estruturação do correio encomenda agência central de distribuição aeroporto transporte aéreo encomenda agência central de distribuição aeroporto transporte aéreo transporte aéreo Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

34. Estruturação do correio (camadas) usuário(encomenda) agência central de distribuição aeroporto transporte aéreo usuário agência central de distribuição aeroporto transporte aéreo • Visão de Camadas • cada camada implementa • um serviço • cada camada se utiliza dos • serviços da camada de baixo transporte aéreo Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

35. Estruturação do correio (serviços) usuário-para-usuário agência - agência central-central aeroporto-aeroporto avião Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

36. usuário agência central de distribuição aeroporto transporte aéreo usuário agência central de distribuição aeroporto transporte aéreo Estruturação do correio (distribuição) Emissor Destinatário Conexão 1 Conexão 1 Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

37. Estruturação das Redes • software de redes são complexos • software de rede organizado em camadas • cada camada construída sobre outra camada • a complexidade das camadas inferiores são escondidas das camadas superiores • a camada n do host 1 conversa com a camada n do host 2 • as regras para a conversação são definidas pelos protocolos da camada n Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

38. Camada 5 Camada 5 Organização em Camadas Pares Host 1 Host 2 protocolo da camada 4 interface 5/4 interface 5/4 protocolo da camada 3 Camada 4 Camada 4 interface 4/3 interface 4/3 protocolo da camada 2 Camada 3 Camada 3 interface 3/2 interface 3/2 protocolo da camada 1 Camada 2 Camada 2 interface 2/1 interface 2/1 Meio Físico Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

39. Camada 5 Camada 5 Organização em Camadas Pilha de Protocolos Host 1 Host 2 protocolo da camada 4 protocolo da camada 3 Camada 4 Camada 4 protocolo da camada 2 Camada 3 Camada 3 protocolo da camada 1 Camada 2 Camada 2 Meio Físico Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

40. aplicação aplicação apresentação apresentação sessão sessão transporte transporte rede rede rede enlace enlace enlace Meio Físico Modelo de Referência OSI Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

41. Modelo de Referência OSI • útil como modelo • serviços, protocolos, interface • muitas repetições nas camadas • muito overhead nas camadas • algumas camadas muito simples e outras muito complexas • o TCP/IP tem sido “de facto” adotado Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

42. aplicação transporte rede enlace físico Pilha de protocolos da Internet • aplicação • suporte a aplicações de rede • transporte • transferência de dados fim-a-fim • rede • roteamento de pacotes • enlace • transferência de dados entre vizinhos • físico • transferência de bits Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

43. ARP Pilha de protocolos da Internet T E L N E T H T T P S M T P S N M P F T P D N S Aplicação do Usuário Interface de Sockets UDP TCP ICMP IP PPP Interface de rede Camada de Abstração do Hardware Drivers Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

44. rede enlace físico aplicação transporte rede enlace físico aplicação transporte rede enalce físico aplicação transporte rede enlace físico aplicação transporte rede enlace físico Comunicação Lógica Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

45. Comunicação Lógica dado aplicação transporte rede enlace físico transporte ack rede enlace físico aplciação transporte rede enlace físico dado dado aplciação transporte rede enlace físico aplicação transporte rede enlace físico transporte Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

46. rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace físico dado dado Comunicação Física Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

47. M M H4 H4 M M H3 H3 H4 H4 M1 M1 H3 H3 M2 M2 H2 H2 H3 H3 H4 H4 M1 M1 T2 T2 H2 H2 H3 H3 M2 M2 T2 T2 Fluxo de Informações nas Camadas protocolo da camada 5 5 protocolo da camada 4 4 protocolo da camada 3 3 protocolo da camada 2 2 Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)

48. Aplicação Aplicação PILHA DE PROTOCOLOS PILHA DE PROTOCOLOS 10101 10101 10101 10101 10101010101010111000010101110101111110000000010001010 Fluxo de Informações nas Camadas Camada Física Redes de Computadores 2  (baseado nos slides do Kurose)