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1
Redes de Computadores
Introdução:Capítulo 1- Redes de Computadores e a
Internet
Prof. Jó UeyamaFevereiro/2014
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Entender os conceitos básicos de redes de computadores.
Maior profundidade e detalhes serão vistos ao longo do curso.
Cap. 1 – Objetivos
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O que são redes? E os protocolos? Estrutura da rede
– A periferia da rede
– O núcleo da rede Comentários fnais
Aula de Hoje
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O que são Redes???
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Rede - Definição
Dicionário Houaiss:− sistema constituído pela interligação de dois ou
mais computadores e seus periféricos, com o objetivo de comunicação, compartilhamento e intercâmbio de dados.
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6
Rede - Exemplos: onipresentes:
− rede telefônica;− rede de comunicação de operadoras de cartão de
crédito;− rede bancária;− rede celular;− etc.
e é claro, a Internet!
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Cap. 1 – Visão Geral
O que é a Internet? O que é um protocolo? Bordas e núcleo da rede. Rede de acesso e meio físico. Estrutura de Internet/ISP. Desempenho: perda, atraso. Camadas de protocolo, modelos de
serviços. Modelagem de redes
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8
Submarine cable map
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• Milhões de elementos de computação interligados: hospedeiros = sistemas fnais.
• Executando aplicações distribuídas.
• Enlaces de comunicação fbra, cobre, rádio, satélite. taxa de transmissão = largura de banda
• Roteadores: enviam pacotes blocos de dados).
O que é a Internet? (Borda e Núcleo)
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Protocolos: controlam o envio e a recepção de mensagens. Ex.: TCP, IP, HTTP, FTP, PPP
Internet: “rede de redes”. Fracamente hierárquica, Internet pública e Internets privadas (intranets).
Internet standards RFC: Request for
comments. IETF: Internet
Engineering Task Force.
Internet (Software de Apoio e Tipos)
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O que são redes? E protocolos? A borda da rede O núcleo da rede
Aula de Hoje
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Protocolos humanos: “Que horas são?” “Eu tenho uma pergunta.” Apresentações. … mensagens específcas enviadas; … ações específcas tomadas quando mensagens são recebidas ou outros eventos.
O que é um protocolo?
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Protocolos de rede: Máquinas em vez de humanos. Toda atividade de comunicação na Internet é
governada por protocolos.
PROTOCOLOS DEFINEM OS FORMATOS, A ORDEM DAS MENSAGENS ENVIADAS E
RECEBIDAS PELAS ENTIDADES DE REDE E AS AÇÕES A SEREM TOMADAS NA
TRANSMISSÃO E RECEPÇÃO DE MENSAGENS.
O que é um protocolo?
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Um protocolo humano e um protocolo de rede de computadores:
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• Borda da rede: aplicações e hospedeiros.
• Núcleo da rede: roteadores e rede de redes.
• Redes de acesso, meio físico: enlaces de comunicação.
Estrutura da Rede
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O que são redes? E protocolos? A borda da rede O núcleo da rede
Aula de Hoje
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Sistemas fnais (hospedeiros): Localizam-se nas extremidades da rede. Executam programas de aplicação. Ex.: Web, e-mail.
Utiliza o modelo cliente/servidor: O cliente toma a iniciativa enviando pedidos
que são respondidos por servidores. Ex.: Web client (browser)/ server; e-mail
client/server.
Borda da Rede
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Podem ser baseados também no modelo peer-to-peer:
Mínimo (ou nenhum) uso de servidores dedicados.
Ex.: Gnutella, KaZaA, BitTorrent.
Borda da Rede (cont.)
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•Dois tipos de servico:– Orientado a conexao (e.g. telefonema)– Sem conexão (e.g. correspondência)
•Meta: transferência de dados entre sistemas fnais.•Handshaking: estabelece as condições para o envio de dados antes de enviá-los:
– Alô: protocolo humano.•Estados de “conexão” controlam a troca de mensagens entre dois hospedeiros.
– Confrmação (ACK), rajada de bits recebidos, preserva a ordem dos pacotes, etc.
Borda da Rede: Serviço orientado à conexão
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• TCP - Transmission Control Protocol [RFC 793]:
– Realiza o serviço orientado à conexão da Internet.
– Transferência de dados confável e seqüencial, orientada à cadeia de bytes.
– Perdas: reconhecimentos e retransmissões.– Controle de fuxo: evita que o transmissor
afogue o receptor.– Controle de congestionamento:
transmissor reduz sua taxa quando a rede fca congestionada.
Borda da Rede: Serviço orientado à conexão (cont)
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• Meta: transferência de dados entre sistemas fnais.
– O mesmo de antes!
•UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: oferece o serviço sem conexão da Internet.
– Transferência de dados não confável.
– Sem controle de fuxo.
– Sem controle de congestão.
Borda da rede: serviço sem conexão
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• Aplicações usando TCP: – HTTP (Web),
– FTP (transferência de arquivo),
– ssh (login remoto),
– SMTP (e-mail), ...
•Aplicações usando UDP: – streaming media,
– teleconferência,
– DNS,
– telefonia IP, ...
Borda da rede
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O que são redes? E protocolos? A borda da rede O núcleo da rede
Aula de Hoje
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O Núcleo da Rede
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Malha de roteadores interconectados.Questão fundamental:
como os dados são transferidos através da rede?
Comutação de circuitos: usa um canal dedicado para cada conexão. Ex.: rede telefônica.
Comutação de pacotes: dados são enviados em “blocos” discretos.
O núcleo da Rede
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•Recursos fm-a-fm são reservados por “chamada”.
– estabelecimento de conexão!
– Recursos dedicados: não há compartilhamento.
– Desempenho análogo aos circuitos físicos (QOS garantido).
Núcleo da rede: Comutação de Circuitos
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•Recursos da rede (ex.: capacidade de transmissão) dividida em “pedaços”.
•“Pedaços” alocados às chamadas .
•“Pedaço” do recurso desperdiçado se não for usado pelo dono da chamada (sem divisão).
•Formas de divisão da capacidade de transmissão em “pedaços”:
– Divisão em freqüência (FM/AM, canais da TV, broadband, telefonia celular AMPS);
– Divisão temporal (GSM, 802.16a).
Núcleo da rede: Comutação de Circuitos (cont.)
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Comutação de circuitos:FDM e TDM
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Núcleo de Rede:Falamos de Comutação de Circuitos, mas e Quanto à
Comutação de Pacotes
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• Cada fuxo de dados fm-a-fm é dividido em pacotes.
– recursos compartilhados em bases estatísticas;
– pacote x usa toda a banda disponível;
– recursos são usados quando necessários (não há reserva no início).
Núcleo da rede: Comutação de Pacotes
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31
SP
Austrália
Espanha
India
Brasília
Rede de Comunicação de Dados
R
R R R
RR
R
O que acontece quando o host SP decide acessar um servidor na India?
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SP
Austrália
Espanha
India
Brasília
Rede de Comunicação de Dados
R
R R R
RR
R
O que acontece quando o host SP decide acessar um servidor na India?
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SP
Austrália
Espanha
India
Brasília
Rede de Comunicação de Dados
R
R R R
RR
R
O que acontece quando o host SP decide acessar um servidor na India?
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SP
Austrália
Espanha
India
Brasília
Rede de Comunicação de Dados
R
R R R
RR
R
O que acontece quando o host SP decide acessar um servidor na India?
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SP
Austrália
Espanha
India
Brasília
Rede de Comunicação de Dados
R
R R R
RR
R
O que acontece quando o host SP decide acessar um servidor na India?
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SP
Austrália
Espanha
India
Brasília
Rede de Comunicação de Dados
R
R R R
RR
R
O que acontece quando o host SP decide acessar um servidor na India?
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•Contenção de recursos:– demanda agregada por recursos pode
exceder a capacidade disponível!
• O que isso signifca?– Congestão: flas de pacotes, espera para uso
do link.
– Armazena e reenvia: pacotes se movem um “salto” por vez.
• Por que tem que armazenar?– O nó recebe o pacote completo antes de
encaminhá-lo.
Núcleo da rede: Comutação de Pacotes (cont.)
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38
Objetivo do Roteamento: mover pacotes entre roteadores da origem ao destino.
Tipos de Roteamento– Diferença: um usa endereço de
destino enqt outro o ID do circuito para rotear pacotes
a) Redes datagrama: – endereço de destino determina o próximo salto.
– Rotas podem mudar durante uma sessão.
– Analogia: dirigir perguntando o caminho.
Redes de Comutação de Pacotes: Roteamento
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39
b) Rede de circuitos virtuais: – Cada pacote leva um número (virtual circuit
ID), o número determina o próximo salto.
– O caminho é fxo e escolhido no instante de estabelecimento da conexão, permanece fxo durante toda a conexão.
– Analogia: dirigir já sabendo a rota.
Redes de Comutação de Pacotes: Roteamento
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Comutação de Pacotes X Comutação de Circuitos
Comutação de pacotes: Ótima para dados em “rajada” (burst):
melhor compartilhamento de recursos; não há estabelecimento de chamada.
Congestionamento excessivo: atraso e perda de pacotes! Protocolos são necessários para transferência confável, controle de congestionamento!
Comutação de circuitos: ótima para dados “constantes”; taxa de transmissão constante e garantida.
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• Rede de datagramas não é orientada à conexão!
A Internet provê serviços com orientação à conexão (TCP) e serviços sem orientação à conexão (UDP) para as aplicações.
Taxonomia da Rede
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• Quanto tempo leva para enviar um arquivo de 640.000 bits do nó A para o nó B numa rede de comutação de circuitos?
– todos os links possuem 1,536 Mbps;
– cada link utiliza TDM com 24 slots;
– 500 mseg para estabelecer um circuito fm-a-fm.
Comutação de circuitos: exemplo
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Então... Próxima aula:
− Continuaremos no capítulo 1
Tarefas:− Ler as seções abordadas hoje