1: Introdução 1

Redes de Computadores 1

Prof. Marcelo DinizFonte: http://wps.aw.com/br_kurose_rede_1/

1: Introdução 2

Parte I: IntroduçãoObjetivo do capítulo: entender o

contexto, visão geral, “sacar” 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 (periferia) da rede o núcleo da rede desempenho: atraso, perda

e vazão camadas de protocolos,

modelos de serviço segurança: redes sob ataque história

1: Introdução 3

Roteiro do Capítulo 11.1 O Que é a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet

1.4 Redes de acesso e meios físicos1.3 O Núcleo da Rede

1.5 ISPs e backbones da Internet1.6 Atraso, perda e vazão em redes de

comutação de pacotes1.7 Camadas de protocolos e seus modelos de

serviços(1.6 Redes sob ataque)1.8 História das redes de computadores e da

Internet

1: Introdução 4

O que é a Internet: visão dos componentes

milhões de dispositivos de computação conectados: hospedeiros (hosts) = sistemas finais

rodando aplicações de rede enlaces (links) de

comunicação fibra, cobre, rádio, satélite Taxa de transmissão = largura

de banda (bandwidth) Roteadores (comutadores de

pacotes): encaminham pacotes (pedaços) de dados através da rede

Provedores de serviço Internet - ISP (Internet Service Providers)

ISP local

Rede daempresa

ISP regional

roteadorservidor móvel

estação de trabalho

1: Introdução 5

O que é a Internet: visão dos componentes

milhões de dispositivos de computação conectados: hospedeiros (hosts) = sistemas finais

rodando aplicações de rede enlaces (links) de

comunicação fibra, cobre, rádio, satélite Taxa de transmissão = largura

de banda (bandwidth) Roteadores (comutadores de

pacotes): encaminham pacotes (pedaços de dados) através da rede

Provedores de serviço Internet - ISP (Internet Service Providers)

Aparelhos internet interessantes

1: Introdução 6

O menor servidor Web do mundo

Porta retratos IPhttp://www.ceiva.com/

Tostadeira habilitada para a Web + Previsão do tempohttp://news.bbc.co.uk/1/low/sci/tech/1264205.stm

Telefones Internet

Kindle DX

1: Introdução 1-7

Aplicações Populares Navegação Correio Mensagens Instantâneas Compartilhamento de Arquivos Jogos em rede Voz e Vídeo Blogs Trabalho Cooperativo

1: Introdução 8

Embedded Networked Sensing

• Micro-sensors, on-board processing, wireless interfaces feasible at very small scale--can monitor phenomena “up close”

• Enables spatially and temporally dense environmental monitoring

Embedded Networked Sensing will reveal previously unobservable phenomena

Contaminant TransportEcosystems, Biocomplexity

Marine Microorganisms Seismic Structure Response

1: Introdução 9

O que é a Internet: visão dos componentes protocolos: controlam o

envio e o recebimento de mensagens ex., TCP, IP, HTTP, Skype,

Ethernet Internet: “rede de redes”

livremente hierárquica Internet pública versus

intranet privada Padrões Internet

RFC: Request for comments

IETF: Internet Engineering Task Force

www.ietf.org

1: Introdução 10

O que é a Internet: visão dos serviços a infra-estrutura de

comunicação permite o uso de aplicações distribuídas: Web, e-mail, jogos,

mensagens instantâneas, voz sobre IP (VoIP), compartilhamento de arquivos (MP3) , ...

serviços de comunicação disponibilizados: Transferência confiável de

dados da origem até o destino

Transferência de dados “melhor esforço” (não confiável)

1: Introdução 11

O que é um protocolo?protocolos humanos: “que horas são?” “tenho uma

dúvida” apresentações

… msgs específicas são enviadas

… 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, ordem das msgs enviadas e recebidas pelas entidades da rede, e ações tomadas quando da transmissão ou

recepção de msgs

1: Introdução 12

O que é um protocolo?um protocolo humano e um protocolo de rede:

P: Apresente outro protocolo humano!

Oi

OiQue horas

são, por favor?2:00

sol. conexão TCPresposta deconexão TCPGet http://www.awl.com/kurose-ross

<arquivo>tempo

1: Introdução 13

Roteiro do Capítulo 11.1 O Que é a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet

1.4 Redes de acesso e meios físicos1.3 O Núcleo da Rede

1.5 ISPs e backbones da Internet1.6 Atraso, perda e vazão em redes de

comutação de pacotes1.7 Camadas de protocolos e seus modelos de

serviços(1.6 Redes sob ataque)1.8 História das redes de computadores e da

Internet

1: Introdução 14

Uma olhada mais de perto na estrutura da rede: Borda da rede:

aplicações e hospedeiros (hosts)/sistemas finais

núcleo da rede: roteadores rede de redes

redes de acesso, meio físico: enlaces de comunicação

1: Introdução 15

A borda da rede: Sistemas finais (hosts):

rodam programas de aplicação

ex., WWW, email na “borda da rede”

modelo cliente/servidor o host cliente faz os pedidos,

são atendidos pelos servidores

ex., cliente Web (browser)/ servidor; cliente/servidor de e-mail

modelo peer-peer (p2p): uso mínimo (ou nenhum) de

servidores dedicados ex.: Skype, BitTorrent

1: Introdução 16

Roteiro do Capítulo 11.1 O Que é a Internet?1.2 A Borda (Periferia) da Internet

1.4 Redes de acesso e meios físicos1.3 O Núcleo da Rede

1.5 ISPs e backbones da Internet1.6 Atraso, perda e vazão em redes de

comutação de pacotes1.7 Camadas de protocolos e seus modelos de

serviços(1.6 Redes sob ataque)1.8 História das redes de computadores e da

Internet

1b Introdução 17

Redes de acessoP: Como conectar os sistemas

finais aos roteadores de borda?

redes de acesso residencial redes de acesso

corporativo (escola, empresa)

redes de acesso sem fioQuestões a serem

consideradas: largura de banda (bits por

segundo) da rede de acesso.

compartilhada ou dedicada?

1: Introdução 18

O quão rápido é rápido?

FONTE: http://www.psc.edu/~mathis/

1: Introdução 19

Acesso residencial: acesso ponto a ponto Discado (Dialup) via modem

acesso direto ao roteador de até 56kbps (teoricamente) Não dá para navegar pela Web e telefonar ao mesmo

tempo! RDSI/ISDN:

rede digital de serviços integrados: conexão digital de 128kbps ao roteador.

Serviço DVi (Digital Voice Image) da Telemar. ADSL: asymmetric digital

subscriber line até 1 Mbps casa-ao-

roteador até 8 Mbps roteador-

para-casa Serviço Velox da Telemar ADSL2+: 24/1 Mbps

Acesso discado

Usa a infraestrutura existente de telefonia Residência está conectada à central telefônica

Até 56kbps de acesso direto ao roteador (frequentemente menos)

Não dá para navegar e usar o telefone ao mesmo tempo: não está “sempre conectado”

1: Introdução 20

redetelefônica Internet

Modemdiscado

modemdo ISP(ex., Terra)

PCdoméstico

central telefônica

1: Introdução 21

Modems

1b: Introdução 22

Modulação

rede telefônica

ModemDSL

PC

telefone

Internet

DSLAM

Linha existente de telefone:0-4kHz voz; 4-50kHz dados de subida; 50kHz-1MHz dados de descida

splitter

centraltelefônica

DSL (Digital Subscriber Line)

Também usa a infraestrutura telefônica até 1 Mbps de subida (tipicamente < 256

kbps) até 8 Mbps de descida (tipicamente < 1 Mbps) linha física dedicada até a central telefônica1: Introdução 23

rede telefônica

ModemDSL

PC

telefone

Internet

DSLAM

Linha existente de telefone:0-4kHz voz; 4-50kHz dados de subida; 50kHz-1MHz dados de descida

splitter

centraltelefônica

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)

Também usa a infraestrutura telefônica até 1 Mbps de subida (tipicamente < 256

kbps) até 8 Mbps de descida (tipicamente < 1 Mbps) linha física compartilhada até a central

telefônica1: Introdução 24

1: Introdução 25

Acesso residencial: modens a cabo

Não utiliza a infraestrutura da rede telefônica Usa a infraestrutura da TV a cabo

HFC: cabo híbrido coaxial/fibra assimétrico: até 30Mbps descida

(downstream), 2 Mbps subida (upstream). rede de cabos e fibra conectam as

residências ao roteador do ISP acesso compartilhado das residências ao

roteador ao contrário do DSL, que tem acesso

dedicado

1: Introdução 26

Acesso residencial: modens a cabo

Diagrama: http://www.lightreading.com/document.asp?doc_id=109449&site=cdn

1: Introdução 27

Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral

casa

terminal

Rede de distribuição (simplificada)

Tipicamente entre 500 a 5.000 residências

1: Introdução 28

Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral

Rede de distribuição (simplificada)

casa

terminal

1: Introdução 29

Arquitetura de redes a cabo: Visão Geral

servidore(s)

Rede de distribuição (simplificada)

casa

terminal

ONT

OLT

central telefônicaSplitteróptico

ONT

ONT

fibraóptica

fibras ópticas

Internet

FTTH (Fiber to the Home)

Links ópticos da central telefônica até as residências

Duas tecnologias ópticas competidoras: Rede óptica passiva (PON) Rede óptica ativa (PAN)

Taxas Internet muito mais altas; fibra transporta televisão e serviços telefônicos

1: Introdução 30

Acesso Ethernet

Usado tipicamente em empresas, universidades, etc.

Ethernet de 10Mbps, 100Mbps, 1Gbps e 10Gbps Hoje tipicamente os sistemas terminais se

conectam a switches Ethernet1: Introdução 31

RoteadorInstitucional

100 Mbps

100 Mbps

100 Mbps1 Gbps

servidor

switch Ethernet

Para o ISP dainstituição

1: Introdução 32

Redes de acesso sem fio (wireless) rede de acesso compartilhado

sem fio conecta o sistema final ao roteador Via estação base = “ponto de

acesso” sem fio LANs sem fio:

ondas de rádio substituem os fios 802.11 (Wi-Fi):

• 802.11b <= 11 Mbps• 802.11g <= 54 Mbps• 802.11n <= 12x 802.11g

acesso sem fio com maior cobertura Provido por uma operadora 3G > 1 Mbps

• EVDO (EVolution-Data Optimized)• HSDPA (High-Speed Downlink Packet

Access) Próximo (?): WiMAX (dezenas

Mbps) em grandes distâncias

estação base

hospedeiros móveis

roteador

1: Introdução 33

Redes domésticasComponentes típicos da rede doméstica: ADSL ou modem a cabo roteador/firewall/NAT Ethernet Ponto de acesso sem fio

Ponto deacessowireless

Laptops wirelessroteador/

firewallmodem a cabo

do/paraterminal

Ethernet(comutado)

1: Introdução 34

Wi-Fi (Wireless Fidelity)

               

     

               

     

               

     

               

     

               

     

               

     

               

     

www.wi-fi.org

1b: Introdução 35

Internet

Mesh Cell Gateways

Nomadic Clients

Mesh Cell

Nodes

Backhaul

Portable Clients

Fixed Clients

Park

Indoor or Outdoor Antenna

Row/Town Homes

Condo/Apt

Wi-Max

Single Family/Stand Alone

Wired

http://www.wirelessphiladelphia.net/

1: Introdução 36

WiMAX Worldwide Interoperability for

Microwave Access Padrão IEEE 802.16d-2004

Distâncias de 16 km Taxas de até 75 Mbps

Padrão IEEE 802.16e-2005 (WiMax Móvel)

www.wimaxforum.org

1: Introdução 37

Julho 2008

Tipos de conexão usadas no país – em %

As velocidades mais usadas no Brasil – em %

1: Introdução 38

Meios Físicos Bit: Propaga-se entre

o transmissor e o receptor

enlace físico: o que está entre o transmissor e o receptor

meios guiados: os sinais se propagam

em meios sólidos: cobre, fibra

meios não guiados: os sinais se propagam

livremente, ex. rádio

Par Trançado (TP - Twisted Pair)

dois fios de cobre isolados Categoria 3: fios

tradicionais de telefonia, 10 Mbps Ethernet

Categoria 5: 100Mbps Ethernet

1b: Introdução 39

Meios físicos: cabo coaxial, fibraCabo coaxial: fio (transporta o sinal)

dentro de outro fio (blindagem)

bidirecional banda base

(baseband): canal único no cabo Ethernet legada

banda larga (broadband): múltiplos canais num

cabo HFC

Cabo de fibra óptica: fibra de vidro

transporta pulsos de luz

opera em alta velocidade: transmissão ponto a

ponto de alta velocidade (ex., 10´s a 100´s Gbps)

baixa taxa de erros: repetidores mais afastados; imune a ruído eletromagnético

1b: Introdução 40

1: Introdução 41

Meios físicos: rádio sinal transportado em

ondas eletromagnéticas

não há “fio” físico bidirecional efeitos do ambiente

de propagação: reflexão obstrução por objetos interferência

Tipos de enlaces de rádio: microondas

ex.: canais de até 45 Mbps LAN (ex., Wifi)

2Mbps, 11Mbps, 54 Mbps longa distância (ex., celular)

ex. 3G, ~ 1 Mbps satélite

canal de até 50Mbps (ou múltiplos canais menores)

atraso de propagação de 280 mseg (fim-a-fim)

geoestacionários versus de baixa altitude (LEOS)

1: Introdução 42

1: Introdução 43

Meios Físicos: Satélites de Baixa Órbita - Iridium

Projeto original: 77 satélites No. atômico

do Irídio Projeto

implementado: 66 satélites No. atômico

do Disprósio!!!

1: Introdução 44

Meios físicos: Fios elétricos