Redes de Computadores. Prof. César Melo

Transcrição

1 Redes de Computadores Prof. César Melo 1

2 Onde +Detalhes 2

3 Parte I: Introdução Objetivos: Introduzir conceitos básicos em redes Abordagem: descritiva Internet como exemplo Ler capítulo 1 do livro texto Conteúdo do capítulo: O que é a Internet? Estrutura da rede periferia da rede núcleo da rede backbones, NAPs, ISPs Protocolos e hierarquia de protocolos, modelos de serviços 3

4 O que é a Internet? é a rede MUNDIAL de computadores. Definição feita de um alto nível de abstração Acesso o Facebook; Twitto; Instagram; 4

5 O que é a Internet? é a rede MUNDIAL de computadores. Definição feita de um alto nível de abstração Acesso o Facebook; Twitto; Instagram; 5

6 Definida Em termo dos componentes(h/s) que formam a rede; Internet, tecnicamente falando Sistemas finais; Enlaces de comunicação; Protocolos de comunicação Em termo dos serviços prestados. Aplicações distribuídas Para comunicação 6

7 Componentes Milhões de dispositivos interconectados: hosts, sistemas fnais Estações de trabalho, servidores PDA s, fones, torradeiras roteador estação servidor ISP local executando aplicativos ISP regional Enlaces de comunicação fíbras óticas, cobre, rádio, satélite roteadores: encaminham pacotes (blocos) de dados ao longo da rede móvel rede coorporativa 7

8 Componentes... protocolos: controla o envio e recebimento de msgs e.g., TCP, IP, HTTP, FTP Padrões Internet RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering Task Force roteador estação servidor móvel ISP local ISP regional rede coorporativa 8

9 Serviços Infraestrutura de comunicação permite aplicações distribuídas: WWW, , jogos, comércio eletrônico, compartilhamento de arquivos (MP3) Serviços de comunicação: sem conexão orientado à conexão 9

10 Parte I: Introdução Objetivos: Introduzir conceitos básicos em redes Abordagem: descritiva Internet como exemplo Ler capítulo 1 do livro texto Conteúdo do capítulo: O que é a Internet? Estrutura da rede periferia da rede núcleo da rede backbones, NAPs, ISPs Protocolos e hierarquia de protocolos, modelos de serviços 10

11 Parte I: Introdução Objetivos: Introduzir conceitos básicos em redes Abordagem: descritiva Internet como exemplo Ler capítulo 1 do livro texto Conteúdo do capítulo: O que é a Internet? Estrutura da rede periferia da rede núcleo da rede backbones, NAPs, ISPs Protocolos e a hierarquia de protocolos 11

12 Estrutura da Rede Periferia da rede: aplicações e hosts Núcleo da rede: roteadores redes de redes redes de acesso, meio físico: enlaces de comunicação 12

13 Periferia da Rede Sistemas finais (hosts): executam aplicativos WWW, , Mídia social na periferia da rede modelo cliente/servidor host cliente envia requisição, servidor executa serviço e.g., cliente WWW(browser)/ servidor; cliente/servidor modelo ponto-a-ponto (P2P) : Interação simétrica entre hosts; Mínimo (ou nenhum) uso de servidores dedicados; 13

14 Serviço orientado à conexão Objetivo: transferência de dados entre sistemas finais handshaking: estabelecimento de conexão - preparação para transferência de dados TCP - Transmission Control Protocol Serviço orientado à conexão da Internet Serviços TCP [RFC 793] Confável, em seqüência, (byte-stream) Controle de fluxo: Perdas: confirmações e retransmissões transmissor não sobrecarrega o receptor; Controle de congestionamento: transmissor dimui taxa de transmissão quando a rede está congestionada 14

15 Serviço não orientado a conexão Objetivo: transferência de dados entre sistemas finais UDP - User Datagram Protocol [RFC 768]: serviços sem conexão da Internet transferência nãoconfiável sem controle de fluxo sem controle de congestionamento Aplicações típicas que usam TCP: HTTP (WWW), FTP, Telnet, SMTP ( ) Aplicações típicas que usam UDP áudio sob medida, teleconferência, Telefonia Internet 15

16 O Núcleo da Rede Malha de roteadores interconectados Questão fundamental: Como os dados são transferidos na rede? comutação de circuitos: circuitos dedicados antiga rede telefônica comutação de pacotes: dados enviados pela rede em blocos 16

17 Comutação de Circuitos Recursos reservados fim-afim para uma chamada ( call ) banda passante do enlace, capacidade do comutador recursos dedicados: não há compartilhamento desempenho garantido Estabelecimento de circuito obrigatório 17

18 Comutação de Circuitos Banda passante dividida em fatias fatias de recursos alocados às chamadas desperdício: caso recurso não esteja sendo utilizado Divisão da banda passante Divisão por freqüência Divisão por tempo Divisão da banda passante Atribui diferentes freqüências Atribui banda em diferentes intervalos de tempo 18

19 Comutação de Pacotes Fluxo de dados fim-a-fim dividido em pacotes pacotes compartilham recursos da rede cada pacote usa totalmente a banda passante do enlace recursos usados qdo necessário Contenção de(briga por) recursos: a demanda por recursos pode ultrapassar o volume de recurso disponível congestionamento: enfileiramento para uso do enlace Armazena-e-retransmite: pacotes trafegam um comutador de cada vez transmitem e esperam a vez Divisão da banda em fatias Alocação Reserva de recursos 19

20 Comutação de Pacotes: multiplexação estatística 10 Mbs Ethernet A B Multiplexação estatística C 1.5 Mbs Fila de pacotes esperando no enlace de saída D 45 Mbs E Comutação de pacotes versus comutação de circuitos: analogia com restaurantes existem outras analogias humanas? 20

21 Parte I: Introdução Objetivos: Introduzir conceitos básicos em redes Abordagem: descritiva Internet como exemplo Ler capítulo 1 do livro texto Conteúdo do capítulo: O que é a Internet? Estrutura da rede periferia da rede núcleo da rede backbones, NAPs, ISPs Protocolos e a hierarquia de protocolos 21

22 Estrutura Internet: rede de redes Ligeiramente hierarquizado No centro: ISPs-nível-1 (ex: UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), cobertura nacional/internacional Tratamento igualitário entre os ISPs Provedores nível-1 se interconectam privativamente ISP-nível-1 ISP-nível-1 NAP provedores nível-1 também se interconectam em pontos públicos de acesso (NAP -network access points) ISP-nível-1 22

23 ISP-nível-1: Superb Net 23

24 ISP-nível-1: Globenet 24

25 NAP 25

26 Estrutura Internet: rede de redes ISPs nível-2: ISPs menores (geralmente regionais) Conectado a um ou mais ISPs-nível-1, e possivelmente a vários ISPs-nível-2 ISPs nível2 pagam para ISPs nível1 para se conectarem a Internet ISP nível2 é um consumidor de ISPs nível 1 ISP-nível-2 ISP-nível-2 ISP-nível-1 ISP-nível-1 ISP-nível-2 provedores nível2 também se interconectam nos NAPs NAP ISP-nível-1 ISP-nível-2 ISP-nível-2 26

27 ISP-nível-2: Backbone Oi 27

28 ISP-nível-2: Backbone RNP 28

29 Estrutura Internet: rede de redes ISPs-nível-3 e ISPs locais última rede de acesso (próximo aos sistemas finais) ISP local ISPs nível 3 e locais são consumidores de ISPs de mais alto nível que os conecta a Internet ISP nível3 ISP nível2 ISP local ISP local ISP local ISP nível2 ISP-nível-1 ISP-nível-1 ISP nível2 ISP ISP local local NAP ISP-nível-1 ISP nível2 ISP local ISP nível2 ISP local 29

30 Estrutura Internet: rede de redes Um pacote passa por várias redes; ISP local ISP nível3 ISP nível2 ISP local ISP local ISP local ISP nível2 ISP-nível-1 ISP-nível-1 ISP nível2 ISP ISP local local NAP ISP-nível-1 ISP nível2 ISP local ISP nível2 ISP local 30

31 Rotas na malha 31

32 Parte I: Introdução Objetivos: Introduzir conceitos básicos em redes Abordagem: descritiva Internet como exemplo Ler capítulo 1 do livro texto Conteúdo do capítulo: O que é a Internet? Estrutura da rede periferia da rede núcleo da rede backbones, NAPs, ISPs Protocolos e hierarquia de protocolos 32

33 O que é um protocolo? Protocolos humanos: Que horas são? Eu tenho uma pergunta, posso? Msgs específicas enviadas Ações específicas tomadas frente ao recebimento das msgs Protocolos de Redes: Máquinas ao invés de humanos Toda comunicação em redes é regida por protocolos Protocolos defnem o formato, a ordem de envio e recebimento de msgs entre entidades, bem como ações a serem tomadas para a transmissão e/ou recepção de uma mensagem ou outro evento. 33

34 Protocolos Exemplos de protocolos humanos e de computadores Oi Solicitação de conexão TCP Resposta de conexão TCP Oi Que horas são? Get 2:00 <arquivo> tempo 34

35 Camadas de Protocolos As redes são complexas! muitos pedaços : hosts roteadores enlaces de diversos meios aplicações protocolos hardware, software Pergunta: Há alguma esperança em organizar a estrutura da rede? Ou pelo menos a nossa discussão sobre redes? 35

36 Exemplo: Uma viagem aérea bilhete (compra) bilhete (reclamação) bagagem (check in) bagagem (recup.) portão (embarque) portão (desembarque) decolagem aterrissagem rota do vôo rota do vôo Roteamento do avião uma série de etapas 36

37 Viagem Aérea: uma visão diferente bilhete (compra) bilhete (reclamação) bagagem (verificação) bagagem (recup.) portão (embarque) portão (desembarque) decolagem aterrissagem rota do vôo rota do vôo roteamento do avião Camadas: cada camada implementa um serviço através de elementos da própria camada depende dos serviços providos pela camada inferior 37

38 Viagem aérea em camadas: serviços Transporte balcão a balcão de pessoas+bagagens transporte de bagagens transferência de pessoas: entre portões transporte do avião de pista a pista roteamento do avião da origem ao destino 38

39 bilhete (compra) bilhete (reclamação) bagagem (check in) bagagem (recup.) portão (embarque) portão (desembarque) decolagem aterrissagem rota de vôo rota de vôo aeroporto de chegada aeroporto de saída Implementação distribuída da funcionalidade das camadas Aeroportos intermediários rota de vôo rota de vôo rota de vôo 39

40 Por que camadas? Lidar com sistemas complexos: estrutura explícita permite a identificação e relacionamento entre as partes do sistema complexo modelo de referência em camadas para discussão modularização facilita a manutenção e atualização do sistema mudança na implementação do serviço da camada é transparente para o resto do sistema ex., mudança no procedimento no portão não afeta o resto do sistema Considerações não positivas com relação a abordagem? 40

41 Pilha de protocolos Internet 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 41

42 Camadas: comunicação lógica Cada camada: entidades distribuídas implementam as funções em cada nó; entidades executam ações, trocam mensagens com os pares aplicação transporte redes enlace física aplicação transporte redes enlace física rede enlace física aplicação transporte redes enlace física aplicação transporte redes enlace física 42

43 Camadas: comunicação lógica Ex.: camada de transporte recebe dados da aplicação adiciona endereço e verificação de erro para formar o datagrama envia o datagrama para a parceira espera que a parceira acuse o recebimento (ack) analogia: correio dados aplicação transporte transporte redes enlace física aplicação transporte redes enlace física ack dados redes enlace física aplicação transporte redes enlace física dados aplicação transporte transporte redes enlace física 43

44 Camadas: Comunicação Física dados aplicação transporte redes enlace física aplicação transporte redes enlace física redes enlace físicol aplicação transporte redes enlace física dados aplicação transporte redes enlace física 44

45 Camadas de protocolos e dados Cada camada recebe dados da camada superior adiciona informação no cabeçalho para criar uma nova unidade de dados passa a nova unidade de dados para a camada inferior origem M Ht Hr Ht He H r Ht M M M aplicação transporte redes enlace física destino aplicação transporte redes enlace física M Ht M Hr Ht M He Hr Ht M mensagem segmento datagrama quadro 45

46 Nos Hosts: Aonde estão as camadas dos protocolos Processo Aplicação Aplicação Transporte Transporte Rede Rede Enlace/Acesso Enlace/Acesso Física Física Kernel Drivers 46