Estrutura da Internet

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1 Estrutura da Internet Redes de redes Estrutura da Internet: rede de redes Grosseiramente hierárquica No centro: s de zona-1 (ex.: UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), cobertura nacional/internacional Os outros são igualmente tratados A Zona-1 provê interconexão (peer) de modo privativo Zona-1 PTT Zona-1 Zona-1 A Zona-1 também provê interconexão nos pontos de acesso (NAPs) ou (PTTs) Pontos de Troca de Tráfego (Internet Exchanges) da rede pública 1

2 Estrutura da Internet: rede de redes s de Zona-2 : s menores (freqüentemente regionais) Conectam-se a um ou mais s de Zona-1, possivelmente a outros s de Zona-2 Nossos principais s (Embratel, Telemar, Brasil Telecom, Telefônica, RNP) estão nessa categoria. de Zona-2 paga ao de Zona-1 pela conectividade ao resto da Internet de Zona-2 é cliente do provedor de Zona-1 Zona-2 Zona-2 Zona-1 PTT Zona-1 Zona-1 Zona-2 Zona-2 s de Zona- 2 também provêem conexão privativamente entre si, interconexão em PTT Zona-2 de Zona-2 ex.: RNP 2

3 Estrutura da Internet: rede de redes s de Zona-3 e s locais Última rede de acesso ( hop ) (mais próxima dos sistemas finais) s locais e de Zona-3 são clientes dos s de zonas mais altas conectando-os ao resto da Internet Zona-3 Zona-2 Zona-1 Zona-2 Zona-1 Zona-2 PTT Zona-1 Zona-2 Zona-2 Estrutura da Internet: rede de redes Um pacote passa através de muitas redes Zona-3 Zona-2 Zona-1 Tier-2 PTT Zona-1 Zona-2 Zona-1 Zona-2 Zona-2 3

4 Perda de pacotes A fila no buffer que precede o link possui capacidade finita Quando um pacote chega a uma fila cheia, ele é descartado (isto é, perdido) O pacote perdido pode ser retransmitido pelo nó anterior, pelo sistema final do emissor, ou não ser retransmitido Como perdas e atrasos ocorrem? Filas de pacotes em buffers de roteadores Taxa de chegada de pacotes ao link ultrapassa a capacidade do link de saída Fila de pacotes esperam por sua vez pacote sendo transmitido (atraso) A B enfileiramento de pacotes (atraso) buffers livres (disponíveis): pacotes chegando descartados (perda) se não houver buffers livres 4

5 Quatro fontes de atraso de pacotes 1. Processamento nos nós: Verifica erros de bit Determina link de saída 2. Enfileiramento Tempo de espera no link de saída para transmissão Depende do nível de congestionamento do roteador Atraso em redes de comutação de pacotes 3. Atraso de transmissão: R = largura de banda do link (bps) L = tamanho do pacote (bits) Tempo para enviar bits ao link = L/R 4. Atraso de propagação: d = distância do link físico s = velocidade de propagação no meio (~2x10 8 m/s) Atraso de propagação = d/s Nota: s e R são medidas muito diferentes! 5

6 Analogia da caravana 100 km 100 km caravana de 10 carros pedágio pedágio Carros se propagam a 100 km/h Pedágios levam 12 s para atender um carro (tempo de transmissão) Carro = bit; caravana = pacote P.: Quanto tempo levará até a caravana ser alinhada antes do 2 o pedágio? Tempo para empurrar a caravana toda pelo pedágio até a estrada = = 120 s Tempo para o último carro se propagar do 1 o ao 2 o pedágio: 100 km/(100 km/h) = 1 h R.: 62 minutos Analogia de caravana 100 km 100 km caravana de 10 carros pedágio pedádio Agora os carros se propagam a km/h Agora o pedágio leva 1 min para atender um carro P.: Os carros chegarão ao 2 o pedágio antes que todos os carros tenham sido atendidos no 1 o pedágio? R.: Sim! Após 7 min, o 1 o carro está no 2 o pedágio e ainda restam 3 carros no 1 o pedágio 1 o bit do pacote pode chegar ao 2 o roteador antes que o pacote seja totalmente transmitido pelo 1 o roteador! 6

7 Atraso nodal d = d + d + d + no proc fila trans d prop d proc = atraso de processamento Tipicamente uns poucos microssegundos ou menos d fila = atraso de fila Depende do congestionamento d trans = atraso de transmissão = L/R, significante para links de baixa velocidade d prop = atraso de propagação Uns poucos microssegundos a centenas de milissegundos Atraso de filas R = largura de banda do link (bps) L = tamanho do pacote (bits) a = taxa média com que os pacotes chegam na fila Intensidade de tráfego = La/R La/R ~ 0: atraso médio de fila pequeno La/R -> 1: atraso se torna grande La/R > 1: mais trabalho chega do que a capacidade de transmissão. O atraso médio cresce indefinidamente! 7

8 Atrasos e rotas da Internet real Como são os atrasos e perdas na Internet real? Programa Traceroute: fornece medidas do atraso da fonte para o roteador ao longo de caminhos fim-a-fim da Internet até o destino. Para todo i: Envia três pacotes que alcançarão o roteador i no caminho até o destino O roteador i retornará pacotes ao emissor O emissor cronometra o intervalo entre transmissão e resposta 3 probes 3 probes 3 probes Atrasos e rotas da Internet real Traceroute: gaia.cs.umass.edu to Três medidas de atraso de gaia.cs.umass.edu para cs-gw.cs.umass.edu 1 cs-gw ( ) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu ( ) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu ( ) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at wor.vbns.net ( ) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so wae.vbns.net ( ) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu ( ) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu ( ) 22 ms 22 ms 22 ms ( ) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2-1.de1.de.geant.net ( ) 109 ms 102 ms 104 ms 10 de.fr1.fr.geant.net ( ) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater-gw.fr1.fr.geant.net ( ) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr ( ) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr ( ) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr ( ) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net ( ) 135 ms 128 ms 133 ms ( ) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.eurecom.fr ( ) 132 ms 128 ms 136 ms link transoceânico * sem resposta (perda de probe, roteador não responde) 8

9 Como implementar o traceroute? ICMP (Internet Control Message Protocol) IP não possui mecanismos que garantam a entrega dos dados. Os dados podem não alcançar seu destino por vários motivos. - por exemplo, falha de hardware, configuração inadequada, incorreta ou informações de roteamento incorretas. Para ajudar a identificar o problema, o IP usa o ICMP (Internet Control Message Protocol) para notificar ao remetente dos dados que houve erro no processo de entrega. O ICMP é parte fundamental da solução de problemas de uma rede e para a plena compreensão das redes IP. 9

10 ICMP (Internet Control Message Protocol) Em caso de falha na rede os pacotes IP são descartados. Para notificar os usuários que o pacote foi descartado foi incluído o ICMP no conjunto de protocolos IP. O ICMP não corrige, mas apenas relata o problema de rede encontrado. ICMP (Internet Control Message Protocol) O ICMP não resolve as questões de falta de confiabilidade no IP. A confiabilidade deve ser fornecida por protocolos de camada superior, caso seja necessário. As mensagens do ICMP são encapsuladas em datagramas, como qualquer outro dado entregue com o uso do IP. As mensagens do ICMP estão sujeitas às mesmas falhas de entrega. os erros em mensagens ICMP não geram mensagens ICMP. é possível haver um erro em datagrama que jamais serão reportados ao remetente dos dados. 10

11 ICMP (Internet Control Message Protocol) 0 Echo Reply [RFC792] 3 Destination Unreachable [RFC792] 4 Source Quench [RFC792] 5 Redirect [RFC792] 6 Alternate Host Address 7 Unassigned 8 Echo [RFC792] 9 Router Advertisement [RFC1256] 10 Router Solicitation [RFC1256] 11 Time Exceeded [RFC792] 12 Parameter Problem [RFC792] 13 Timestamp [RFC792] 14 Timestamp Reply [RFC792] 15 Information Request [RFC792] 16 Information Reply [RFC792] 17 Address Mask Request [RFC950] 18 Address Mask Reply RFC950] 30 Traceroute [RFC1393] PING Ping é um programa usado em redes IP. Verifica se se determinado equipamento de rede está funcionando e é alcançável pela rede do equipamento de que está usando o teste. Ele funciona enviando pacotes ICMP para o equipamento de destino e escutando as respostas. A utilidade do ping que ajuda a diagnosticar problemas de conectividade na Internet foi enfraquecida no final de 2003, quando muitos Provedores de Internet ativaram filtros para o ICMP Tipo 8 (echo request) nos seus roteadores. A saída do ping geralmente consiste no tamanho do pacote utilizado, o nome do equipamento pingado, o número de seqüência do pacote ICMP, o tempo de vida e a latência, com todos os tempos dados em milisegundos. 11

12 PING Traceroute O processo de Traceroute (que em português significa rastreio de rota) consiste em obter o caminho que um pacote atravessa por uma rede de computadores até chegar ao destinatário. O caminho pode mudar a cada vez que executa o traceroute O caminho de ida não é necessariamente o de volta. O traceroute também ajuda a detectar onde ocorrem os congestionamentos na rede. Baseado na latência até a cada máquina interveniente. O traceroute utiliza o parâmetro TTL para descobrir esse caminho, todas as máquinas por onde passa o pacote irão descontar do TTL 1 unidade. Sempre que o TTL chegar a 0 é enviado uma mensagem ICMP. Consulte: 12

13 Traceroute Exercício Utilize o comando PING para alguns endereços e responda: Quais são as informações obtidas? Utilize o comando traceroute para alguns endereços e responda: Quais são as informações obtidas? Qual é a diferença entre o traceroute e o PING? Como o traceroute consegue mais informações que o PING? Enviar respostas via mail: 13

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