Aspectos gerais sobre a evolução das redes informá8cas até à Internet

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1 Aspectos gerais sobre a evolução das redes informá8cas até à Internet Composição Web Engenharia Informá8ca / Informá8ca Web 2014/15 Artur M. Arsénio

2 Vamos falar de A Internet História da Internet Perspec8vas de Evolução 2

3 Internet l l l Modelo Visão dos Componentes Visão dos Serviços

4 Internet Packet Switching IP - Protocolo para a comunicação entre computadores TCP/IP: Transmission Control Protocol / Internet Protocol. Informação é transmi8da por packet switching: os dados são divididos em pacotes, os quais são reencaminhados de um computador para o próximo até chegar ao seu des8no Em contrates com o sistema telefónico, o qual cria um canal temporário entre as partes que comunicam Packet switching é robusto pois pacotes podem ser reencaminhados usando caminhos mul8plos, mesmo com nós ou ligações desligados. Mas não há garan8as de que os pacotes serão entregues dentro de um tempo máximo.

5 A Internet - Endereçamento Como uma máquina obtém um endereço IP? q codificado pelo administrador num ficheiro Windows: Painel de controle- >Rede- >Configuração>tcp/ip- >propriedades UNIX: /etc/rc.config q DHCP: Dynamic Host Configura8on Protocol: obter endereço dinâmico do servidor DHCP plug- and- play IP (internet protocol) requer que cada computador ligado à internet tenha um endereço único um número como Duas versões: v4 (32bits poucos endereços) e v6 (128bits) Clientes como por exemplo computadores domés8cos recebem normalmente endereços IP atribuidos dinâmicamente (por DHCP) De entre um conjunto de números disponibilizados pelo seu ISP Permite reu8lização de endereços por diversos clientes Computadores servidores têm endereços IP está8cos O endereço IP não é fácil de memorizar. Computadores podem também ser iden8ficados por nomes O serviço de nomes Domain Name Service (DNS) mapeia nomes em endereços, e vice- versa.

6 A Internet - Protocolos Vários protocolos funcionam em cima do TCP/IP: Correio electrónico: E- mail (SMTP) Transferência de ficheiros: File Transfer Protocol (FTP) Network Time Protocol (NTP) para configurar os relógios dos computadores Hypertext Transport Protocol (HTTP): para a World- Wide- Web (www) TCP requer que os computadores se liguem via portos (ports) enumerados Cada protocolo usa um porto diferente no servidor. Por exemplo, transações web usam normalmente o porto 80 Notar que a Web é apenas um entre muitos protocolos que u8lizam a internet

7 A World- Wide Web Inventada no inicio dos anos 90 pelo Tim Berners- Lee, programador no CERN (laboratório de fisica em Genebra) para simplificar a par8lha de informação entre grupos de inves8gação fácil de programar e de usar, flexivel, e descentralizada Baseada no modelo cliente- servidor: Computador cliente executa um browser (e.g. Internet Explorer, Chrome, Safari ou Netscape) o qual pede informação ao servidor Computador servidor executa um servidor Web (e.g. Microsot Internet Informa8on Server ou Apache Web Server) o qual fica à escuta de pedidos e envia de volta como resposta a informação

8 Client- Server Model Pedido (request) resposta Servidor Internet Cliente

9 Programação Web - Elementos HTML: Hyper- Text Markup Language. Para a formatação de texto e gráficos, assim como estabelecer ligações (links, ou mais propriamente, hyperlinks) entre documentos. CSS: Cascading Style Sheets. Fornece um controlo mais poderoso e detalhado do es8lo (style) e da formatação. JavaScript: linguagem de programação de scrip8ng, para permi8r mudar conteúdos de forma dinâmica no lado do cliente. Java: linguagem de programação mais poderosa que pode ser usada para aplicações web applica8ons no cliente. Programas em Java podem também ser executados de forma independente do browser. Scrip8ng e programação no lado do servidor (SHTML, ASP, PHP, CGI): Estes permitem acesso às bases de dados e a outa informação localizada no servidor (ou através deste).

10 Compa8bilidade Compe8ção entre empresas de sotware levou muitas vezes à introdução de caracteris8cas incompa8veis Páginas web (web pages) que funcionam num browser podem ser visualizadas de forma estranha noutro The World- Wide Web Consor8um ( existe para desenvolver normas (standards) para HTML, CSS, etc. Contudo, compliance com estes standards é apenas parcial. Por isso, é boa prá8ca Apostar em caracteris8vas conhecidas por serem compa8veis S8ck to features known to be compa8ble Testar as vossas páginas web em tantos browsers e plataformas quanto possivel.

11 Tecnologias da Internet O que é a Internet? Internet 1.0 = Servidores com conteúdos Internet 2.0 = U8lizadores criam conteúdos Internet do Futuro = Internet das Coisas 11

12 A Internet: Visão dos Componentes Internet rede de redes Milhões de sistemas computacionais interligados, que executam aplicações de rede (network applica8ons) Canais xsicos de comunicação cobre, fibra, radio Nós de encaminhamento (routers), que propagam pacotes de dados através da rede ISP local Rede da empresa ISP regional Protocolos, e.g., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP que controlam a emissão e recepção de mensagens router workstation servidor portátil

13 R&D Labs at Nokia Siemens Networks POR Development Center Comutadores lógicos (switches), nós de encaminhamento (routers), amplificadores de sinal, Cabos de fibra óp8ca,... Optical Networking Multimedia e IP integration Broadband Access Home Entertainment - IPTV Network Management

14 Sistemas Terminais PCs e portáteis Servidores PDAs Máquinas Fotográficas Digitais Camaras de video digitais com ligação de rede

15 The Internet of Things Mais Aparelhos Internet Cool... Molduras Digitais IP descarregam fotos digitais, interface USB, Tostadeira ligada à Web. Previsão do tempo O menor servidor Web do mundo Telefones com Internet (Web, , mensagens) Computação pervasiva

16 Casas Inteligentes Acesso Anywhere

17 Monitorização Remota

18 RFIDs Radio Frequency IDen8fica8on

19 Wireless BioSignal Sensors (PLUX)

20 Oxygen Project at MIT

21

22 ...um Mundo Conectado

23 A Internet: Visão dos Serviços Infra- estrutura de comunicação web correio electrónico: e- mail Jogos comércio electrónico par8lha de ficheiros Serviços de comunicação disponibilizados: não fiável sem ligações fiável com ligação

24 Serviços VoIP Call N Share Mobile & IPTV Multiplayer Gaming Mobile IM w/ Presence Ringback Tones Rich Media IM Network Address Book Picture Share Mobile Conferencing Video Surveillance Remote Monitoring

25 História da Internet História da Internet contada por alguns dos seus protagonistas: A Brief History of the Internet, Barry M. Leiner, Vinton G. Cerf, David D. Clark, Robert E. Kahn, Leonard Kleinrock, Daniel C. Lynch, Jon Postel, Larry G. Roberts, Stephen Wolff, h p:// brief.shtml

26 História da Internet ( ) Primeiros principios da comutação de pacotes 1961: Kleinrock (PhD MIT) teoria das filas de espera demonstra eficácia da comutação por pacotes 1964: Baran - comutação de pacotes em redes militares 1969: primeiro nó da ARPAnet operacional na UCLA 1967: ARPAnet concebido pela ARPA (Advanced Research Projects Agency) - Davies, Scanterbury, NPL, redes de voz seguras por pacotes para fins militares 1970: rede de satélite ALOHAnet no Hawai 1973: Tese PhD de Metcalfe propõe a Ethernet 1972: demonstração pública da ARPAnet ARPAnet com 15 nós NCP (Network Control Protocol) primeiro protocolo end2end primeiro programa de e- mail

27 Armazenamento nos primórdios As primeiras redes de computadores foram criadas durante a década de 60 para transferir informações entre computadores armazenamento externo de dados e transporte usando cartões de cartolina com furos representando os bits um e zero armazenados: armazenavam poucas dezenas de caracteres (e.g. formato da IBM permi8a armazenar 80 caracteres por cartão) : Kleinrock (PhD MIT) teoria das filas de espera demonstra eficácia da comutação por pacotes 1964: Baran - comutação de pacotes em redes militares 27

28 ARPA Network Arpanet, embrião da Internet de hoje Interligar 4 computadores de arquitecturas diferentes através de links de 50 kbps, usando linhas telefônicas dedicadas, adaptadas para o uso como link de dados. 50 kbps pouco? na época, débito enorme em ligações de longa distância modems domés8cos nos 70s transmi8am a apenas 110 bps (bits por seg.), i.e. 825 caractéres de texto por min.! Rede cresceu e em 1973 já interligava 30 ins8tuições mensagens eram roteadas entre os nós, cada nó interligado a pelo menos dois outros (c/ excepções) rede confiável: rápida detecção de interrupções nos links Se exis8sse caminho possível, os pacotes eram reencaminhados até ao des8no (semelhante à Internet) : ARPAnet concebido pela ARPA (Advanced Research Projects Agency) - Davies, Scanterbury, NPL, redes de voz seguras por pacotes para fins militares 1969: primeiro nó da ARPAnet operacional na UCLA 1970: rede de satélite ALOHAnet no Hawai 1972: demonstração pública da ARPAnet ARPAnet com 15 nós NCP (Network Control Protocol) primeiro protocolo end2end primeiro programa de e- mail 28

29 Ethernet Transmi8a dados a 2.94 megabits Permi8a ligar até 256 estações "ether" era usado para descrever o meio de transmissão dos sinais num sistema Ethernet independente do meio na Ethernet original, o "ether" era um cabo coaxial pode ser usado um cabo de fibra óp8ca, ou mesmo o ar, no caso das redes wireless : Tese PhD de Bob Metcalfe propõe a Ethernet Xerox Alto (1973), a primeira estação de trabalho e também a primeira a ser ligada em rede 29

30 História da Internet ( ) Novas redes nacionais: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel máquinas ligadas em rede Interligação de redes novas e proprietárias, novos protocolos, proliferação de redes 1974: Cerf e Kahn - arquitectura para a interligação de redes Principios definem a arquitectura actual da Internet: Minimalismo e autonomia - não são necessárias modificações internas para interligar redes modelo de serviço best effort routers sem estado controle descentralizado fim dos anos 70: Arquitecturas proprietárias DECNet, XNA, SNA, arquitectura XNS da XEROX Comutação de pacotes de comprimento fixo (precursor do ATM) 1979: ARPAnet com 200 nós 1983: Implantação do TCP/IP Definição do DNS para tradução de nomes para endereços IP 1982: definição do protocolo SMTP para e- mail 1985: definição do protocolo FTP 1988: controle de conges8onamento do TCP 1974 Fim dos anos 70s

31 TCP/IP Cerf e Kahn - arquitectura para a interligação de redes Principios definem a arquitectura actual da Internet: Minimalismo e autonomia não requer modificações internas para interligar redes modelo de serviço best effort routers sem estado controlo descentralizado Cray- 1 (fabricado em 1976) um dos supercomputadores mais poderosos da época, acedido quase unicamente via rede 80 MHz, executando 2 instruções/ciclo, 8 MB de memória configuração que só seria alcançada pelos PCs domés8cos quase duas décadas depois. fim dos anos 70: IBM - arquitetura SNA - uma das arquiteturas mais usadas devido à força da IBM nessa época (IBM era sinônimo de computador) DEC - arquitetura DECnet - chegou a ser a segunda (depois da IBM). Esta foto do museu da NASA mostra o Cray- 1 durante uma manutenção de ro8na : Cerf e Kahn - arquitectura para a interligação de redes Fim dos anos 70s 1979 fim dos anos 70: Arquitecturas proprietárias DECNet, XNA, SNA, arquitectura XNS da XEROX Comutação pacotes de compri- mento fixo (precursor do ATM) 1979: ARPAnet com 200 nós

32 DNS e TCP/IP 1980: passaram a ser usados nomes de domínio, dando origem ao DNS (1983) Devido ao crescimento da rede, manter e distribuir listas de todos os hosts tornou- se caro Esforço para conectar universidades novas redes nacionais: Csnet e BITnet (interligar inves8gadores universitarios), NSFnet, Minitel (terminal gratuito para residências francesas) máquinas ligadas em rede Lançamento do primeiro micro PC (1981) Criadores do PARC criaram diversos protó8pos de estações de trabalho durante os anos 70 incluindo versões com interfaces gráficas elaboradas (para a época) TCP/IP, o protocolo defini8vo na ARPANET e mais tarde na Internet. Uma rede interligando diversas universidades permi8u o livre tráfego de informações levando ao desenvolvimento de serviços como o e- mail, o telnet e o FTP 1974 Fim dos anos 70s : definição do protocolo SMTP para e- mail 1983: Implantação do TCP/IP Definição do DNS para tradução de nomes para endereços IP 1988: controle de conges8onamento do TCP 1985: definição do protocolo FTP 32

33 História da Internet ( ) Comercialização da Web; Web2.0, Mobilidade, Redes Sociais 1991: NSF remove restrições ao uso comercial da NSFnet início dos anos 90: ARPAnet desa8vada e subs8tuída pela NSFnet Web inventada por Berners- Lee Hipertexto, HTML, HTTP, servidor WEB e Browser Final dos anos 90: Comercialização da Web,Produtos,Serviços ~50 milhões de computadores, +100 milhões de u8lizadores na internet Linhas do núcleo da rede a 1 Gbps Novas aplicações: mensagens instantâneas, par8lha de ficheiros P2P (eg. Naspter) 1994: Mosaic, posteriormente Netscape 1995: NSFnet desac8vada Século XXI: Web 2.0, Web Seman8ca TriplePlay (Dados + Voz + Video sobre IP), VoIP, IPTV Redes Móveis, 4Play,MobileTV Redes Sociais (FaceBook, Hi5, LinkedIn, StarTracker) Par8lha de conteúdos (YouTube, GoogleDocs) Nucleo da rede a 2.5 e 10Gbps Fibra op8ca na rede de acesso Inicio 90s final 90s Seculo XXI

34 Perspec8vas de Evolução

35 Mapa da Internet Principais ISPs 1999

36 Evolução Histórica do Número de Hosts e Web sites

37 Internet (Imagens da Siemens, Pictures of the Future) Na Indústria Nos Transportes Na Saúde

38 Evolução do débito de transmissão 38

39 Perspec8vas de evolução Tornar os protocolos de internet mais robustos, mas também mais leves e adapta8vos Suporte a qualidade de serviço diferenciada Para além do melhor esforço (best- effort) Soluções em overlay (Peer2Peer, ou entre pares) Desenvolvimento de redes sem fios com backbone óp8co da rede de muito alta capacidade 39