Pesquisa em Redes de Computadores

1. Pesquisa em Redes de Computadores Prof. José Augusto Suruagy Monteiro Mestrado Profissional em Redes de Computadores www.nuperc.unifacs.br/suruagy

2. Roteiro • O que são redes de computadores • Aplicações avançadas • Middleware • QoS • IP • Redes Ópticas • Redes Móveis

3. milhões de dispositivos de computação conectados: hosts, sistemas finais workstations de pcs, servidores telefones com PDA’s, torradeiras rodando aplicações de rede enlaces (canais) de comunicação fibra, cobre, rádio, satélite roteadores: encaminham pacotes (pedaços) de dados através da rede roteador workstation servidor móvel ISP local ISP regional Rede da empresa O que são Redes de Computadores

4. 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” aplicação transporte rede enlace física Pilha de protocolos Internet

5. 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

6. Aplicações convencionais • Correio eletrônico • Transferência de arquivos • Navegação Web • Streams de áudio e vídeo • Chats • Etc.

7. Roteiro • O que são redes de computadores • Aplicações avançadas • Internet2 • Peer-to-Peer • Middleware • QoS • IP • Redes Ópticas • Redes Móveis

8. O Projeto Internet 2 • http://www.internet2.edu • Criado em 10/1996 por 34 Universidades, conta hoje com 200. • Envolve também: • 64 empresas • 37 institutos de pesquisa (incluindo 9 laboratórios governamentais) • Mais de 30 parceiros internacionais • Parceiros de agências federais • Conta com cerca de 25 funcionários

9. Objetivos da Internet 2 • Demonstrar novas aplicações que tenham um grande impacto no modo dos pesquisadores colaborarem e conduzirem seus experimentos. • Demonstrar aplicações da “proximidade virtual” (educação, saúde, ambiente, etc.) • Prover ferramentas e plataforma de desenvolvimento para aplicações avançadas.

10. Colaboração interativa Acesso em tempo real a recursos remotos Atributos das Aplicações

11. Computação distribuída e mineração de dados de larga escala Realidade virtual compartilhada Qualquer combinação das aplicações acima Atributos, cont.

12. Vídeo Digital • Videoconferência com qualidade até a de broadcast • Distribuição ao vivo e acesso sob demanda a uma variedade de conteúdos • Cinema digital baseado em HDTV, produção com qualidade de estúdio baseada em redes, ...

13. Teleimersão http://www.internet2.edu/html/tele-immersion.html

14. Tele imersão • “Escritório do Futuro” Fonte: University of North Carolina

15. nanoManipulador Distribuído University of North Carolina-Chapel Hill

16. Permite que os alunos aprendam anatomia e técnicas de prática cirúrgica usando estações de trabalho 3-D O test bed de rede avalia a eficácia das aplicações da bancada Bancada de Anatomia e Cirurgia Stanford University School of Medicine http://haiti.stanford.edu/~ngi/final/

17. Teleoperação Remota de Equipamentos em Tempo Real • Escavadeira computadorizada • Operação remota, usada em situações de risco • Garantia de Qualidade de Serviço North Carolina State University http://CARL.ce.ncsu.edu/

18. Treinamento e Audições Remotas • Primeira orquestra a se tornar membro da Internet2 • Ensino a distância para treinar músicos • Áudio e vídeo de alta qualidade em tempo real New World Symphony http://www.nws.org/

19. NEESGrid (Engenharia de Terremotos) www.neesgrid.org GriPhyN (Física) www.griphyn.org Infra-estrutura www.gridforum.org Projetos baseados em Grades

20. Acesso às Grades www.accessgrid.org Fonte: Argonne National Laboratory

21. Demonstração de HDTV

22. Infra-estrutura de Armazenamento Distribuído • Modelo do DSI da I2: Serviços Replicados • Os clientes acessam o servidor mais próximo • Todos têm um bom desempenho • Recursos locais implementam um serviço global

23. The Internet2 Commons Ambiente Colaborativo Distribuído de Larga Escala para a Comunidade de Pesquisa e Educação

24. Aplicações Avançadas • Computação Distribuída • Laboratórios Virtuais • Bibliotecas Digitais • Aprendizado Distribuído • Vídeo Digital • Teleimersão • Combinação de todas acima

25. Peer-to-Peer (P2P) • Retorno às origens da Internet • Contraste com o paradigma cliente/servidor • www.openp2p.com

28. P2P: Questões Técnicas • Metadados • Desempenho • Confiança • Responsabilidade • Reputação • Segurança • Interoperabilidade

29. Roteiro • O que são redes de computadores • Aplicações avançadas • Middleware • QoS • IP • Redes Ópticas • Redes Móveis

30. O que é Middleware? • Serviços especializados de rede compartilhados pelas aplicações e usuários • Um conjunto de componentes básicos de software que permitem o crescimento de escala de aplicações e redes • Ferramentas que removem a complexidade da integração das aplicações • Uma segunda camada da infra-estrutura de TI situada acima da rede • Um ambiente onde a tecnologia abraça a política • A interseção entre o que nem os projetistas de redes nem os desenvolvedores de aplicações querem fazer

31. Um Mapa do Middleware

32. Middleware Básico (Core) • Identidade – marcadores únicos de quem você (pessoa, máquina, serviço ou grupo) é • Autenticação – como você prova que você é aquela identidade • Diretórios/Catálogos – onde as características básicas de uma identidade são mantidas • Autorização – o que uma identidade tem permissão de fazer • PKI (Public Key Infrastructure) – ferramentas emergentes para serviços de segurança

33. Serviços de Identificação em um Slide Objectclass standards (e.g.eduperson, gridperson) Content Portals Shibboleth exchange of attributes Future PKI DoDHE et al. Grids et al. Interrealm Learning Management Systems Security Domain Personal Portals Web services and servers WebISO Enterprise directory Campus authentication Future PKI

34. Modelo simples ponto-a-ponto Service discovery service Policy enforcement point Policy enforcement point Policy enforcement points Authentication Service client target Protocols Enterprise LDAP directory Enterprise LDAP directory Attribute requestor Policv decision point Attribute authority Grid directory Video directory Video directory

35. Uma Arquitetura para o Catálogo de um Campus border directory metadirectory Enterprise applications dir enterprise directory departmental directories OS directories (MS, Novell, etc) directory database registries source systems

36. Quebra-cabeças de PKI de D. Wasley

37. Shibboleth, eduPerson e todo o resto Middleware Inputs & Outputs Licensed Resources Embedded App Security Grids OKI JA-SIG & uPortal Inter-realm calendaring futures Shibboleth, eduPerson, Affiliated Dirs, etc. Enterprise authZ Campus web SSO Enterprise Directory Enterprise Authentication Legacy Systems

38. Client (in this scenario) Server (in this scenario) Request lab data, This Soldier, this time frame VA Clinical System DoD Clinical System Who’s asking? What role? What is need to know? Convert to server’s terms Who is this person? Who knows this person? Where is lab info on this person? Request observation Health Information Locator Service (HILS) Terminology Query Service (TQS) outbound Clinical Observation Access Service (COAS) Person Identification Service (PIDS) Resource Access Decision (RAD) A visão das aplicações do upperware médico

39. A visão do arquiteto do middleware médico Internet Research Systems Hospital Administrative Systems Medical Administrative Systems App directory LAN directory Border directory Peer institutions Institutional Student Financial Personnel Systems Enterprise directory Corporate collaborators PKI Federal and state Govts Person registry Authorization services Authentication services

40. Middleware • Mais informações: • http://middleware.internet2.edu/

41. Roteiro • O que são redes de computadores • Aplicações avançadas • Middleware • QoS • IP • Redes Ópticas • Redes Móveis

42. Qualidade de Serviço • Recomendação E.800: Efeito coletivo do desempenho do serviço e que determina o grau de satisfação do usuário deste serviço. • Novidade das redes integradas e mais recentemente da Internet: oferecimento de serviços que atendam os diferentes requisitos de QoS das aplicações. • Quantitativamente, a QoS para uma dada aplicação pode ser expressa através de um conjunto de parâmetros mensuráveis tais como retardo máximo, variação máxima do retardo, percentual máximo de perdas, etc.

43. QOS para Aplicações em Rede isolamento: escalonamento e policiamento alta utilização dos recursos classificação dos pacotes Admissão de chamadas Resumo

44. Arquiteturas de Serviços • Melhor Esforço (Best Effort) • Serviços Integrados (IntServ) • Serviços Diferenciados (DiffServ)

45. Alternativas de Serviços • Nobres (Elevated) • Premium (QPS e SEQUIN) • Olympic • Best Effort • Plebeus (Non-Elevated) • Scavenger (QBSS) • Alternative Best Effort (ABE) • Best-Effort Differentiated Service (BEDS)

46. O que é a Engenharia de Tráfego Internet? • É definida como sendo a parte da engenharia de redes Internet que trata os aspectos de • avaliação e • otimização do desempenho • de redes operacionais IP.

47. Engenharia de Tráfego • Envolve a aplicação de tecnologia e princípios científicos para a: • medição, • caracterização, • modelagem e • controle do tráfego Internet.

48. Medidas de Desempenho • atraso, • variação do atraso (jitter), • perda de pacotes e • vazão (throughput).

49. Objetivos • Dado que a função principal da Internet é a transferência de informação entre um nó origem e um nó destino, • uma das funções mais importantes da TE é o controle e otimização da função de roteamento. • Melhorar a QoS percebida pelos usuários finais dos serviços da rede.

50. Otimização • Gerenciamento de capacidade • planejamento de capacidades • controle de roteamento e • gerenciamento de recursos (banda, buffers e processamento) • Gerenciamento de tráfego • controle de tráfego no nó: condicionamento do tráfego, gerência das filas e escalonamento; • outras funções que regulam o fluxo de tráfego ou que alocam recursos entre pacotes ou fluxos de tráfego diferentes.