Aula 1 Conceitos Básicos
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- Luiz Sá Câmara
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1 Aula 1 Conceitos Básicos Redes e Comunicação de Dados Prof. Mayk Choji UniSALESIANO Araçatuba 6 de agosto de 2016
2 Sumário 1. Usos de Redes de Computadores 2. O que é a Internet? 3. A Borda da Rede 4. O Núcleo da Rede 5. Classificação de Redes 6. Delay, Perda e Throughput 7. Modelos de Referência 8. Unidades de Métrica
3 Sumário 1. Usos de Redes de Computadores 2. O que é a Internet? 3. A Borda da Rede 4. O Núcleo da Rede 5. Classificação de Redes 6. Delay, Perda e Throughput 7. Modelos de Referência 8. Unidades de Métrica
4 Sumário 1. Usos de Redes de Computadores 2. O que é a Internet? 3. A Borda da Rede 4. O Núcleo da Rede 5. Classificação de Redes 6. Delay, Perda e Throughput 7. Modelos de Referência 8. Unidades de Métrica
5 Sumário 1. Usos de Redes de Computadores 2. O que é a Internet? 3. A Borda da Rede 4. O Núcleo da Rede 5. Classificação de Redes 6. Delay, Perda e Throughput 7. Modelos de Referência 8. Unidades de Métrica
6 Sumário 1. Usos de Redes de Computadores 2. O que é a Internet? 3. A Borda da Rede 4. O Núcleo da Rede 5. Classificação de Redes 6. Delay, Perda e Throughput 7. Modelos de Referência 8. Unidades de Métrica
7 Sumário 1. Usos de Redes de Computadores 2. O que é a Internet? 3. A Borda da Rede 4. O Núcleo da Rede 5. Classificação de Redes 6. Delay, Perda e Throughput 7. Modelos de Referência 8. Unidades de Métrica
8 Sumário 1. Usos de Redes de Computadores 2. O que é a Internet? 3. A Borda da Rede 4. O Núcleo da Rede 5. Classificação de Redes 6. Delay, Perda e Throughput 7. Modelos de Referência 8. Unidades de Métrica
9 Sumário 1. Usos de Redes de Computadores 2. O que é a Internet? 3. A Borda da Rede 4. O Núcleo da Rede 5. Classificação de Redes 6. Delay, Perda e Throughput 7. Modelos de Referência 8. Unidades de Métrica
10 Usos de Redes de Computadores Usos de Redes de Computadores 1/35
11 Conceitos Rede de Computador Uma coleção de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia. (Tanenbaum 2002) Sistema Distribuído 1. Coleção de computadores independentes entre si que se apresenta ao usuário como um sistema único e coerente (Andrew Tanenbaum) 2. Coleção de computadores autônomos interligados através de uma rede de computadores e equipados com software que permita o compartilhamento dos recursos do sistema: hardware, software e dados (George Coulouris) Usos de Redes de Computadores 2/35
12 Conceitos Rede de Computador Uma coleção de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia. (Tanenbaum 2002) Sistema Distribuído 1. Coleção de computadores independentes entre si que se apresenta ao usuário como um sistema único e coerente (Andrew Tanenbaum) 2. Coleção de computadores autônomos interligados através de uma rede de computadores e equipados com software que permita o compartilhamento dos recursos do sistema: hardware, software e dados (George Coulouris) Usos de Redes de Computadores 2/35
13 Conceitos Rede de Computador Uma coleção de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia. (Tanenbaum 2002) Sistema Distribuído 1. Coleção de computadores independentes entre si que se apresenta ao usuário como um sistema único e coerente (Andrew Tanenbaum) 2. Coleção de computadores autônomos interligados através de uma rede de computadores e equipados com software que permita o compartilhamento dos recursos do sistema: hardware, software e dados (George Coulouris) Usos de Redes de Computadores 2/35
14 Conceitos Rede de Computador Uma coleção de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia. (Tanenbaum 2002) Sistema Distribuído 1. Coleção de computadores independentes entre si que se apresenta ao usuário como um sistema único e coerente (Andrew Tanenbaum) 2. Coleção de computadores autônomos interligados através de uma rede de computadores e equipados com software que permita o compartilhamento dos recursos do sistema: hardware, software e dados (George Coulouris) Usos de Redes de Computadores 2/35
15 Conceitos Rede de Computador Uma coleção de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia. (Tanenbaum 2002) Sistema Distribuído 1. Coleção de computadores independentes entre si que se apresenta ao usuário como um sistema único e coerente (Andrew Tanenbaum) 2. Coleção de computadores autônomos interligados através de uma rede de computadores e equipados com software que permita o compartilhamento dos recursos do sistema: hardware, software e dados (George Coulouris) Usos de Redes de Computadores 2/35
16 Usos de Redes de Computadores Aplicações de negócio Compartilhamento de recurso Modelo cliente-servidor , videoconferência, comércio Aplicações domésticas Informação remota Comunicação pessoa-a-pessoa Entretenimento interativo Comércio eletrônico Usuários móveis Usos de Redes de Computadores 3/35
17 Usos de Redes de Computadores Aplicações de negócio Compartilhamento de recurso Modelo cliente-servidor , videoconferência, comércio Aplicações domésticas Informação remota Comunicação pessoa-a-pessoa Entretenimento interativo Comércio eletrônico Usuários móveis Usos de Redes de Computadores 3/35
18 Usos de Redes de Computadores Aplicações de negócio Compartilhamento de recurso Modelo cliente-servidor , videoconferência, comércio Aplicações domésticas Informação remota Comunicação pessoa-a-pessoa Entretenimento interativo Comércio eletrônico Usuários móveis Usos de Redes de Computadores 3/35
19 Usos de Redes de Computadores Aplicações de negócio Compartilhamento de recurso Modelo cliente-servidor , videoconferência, comércio Aplicações domésticas Informação remota Comunicação pessoa-a-pessoa Entretenimento interativo Comércio eletrônico Usuários móveis Usos de Redes de Computadores 3/35
20 Usos de Redes de Computadores Aplicações de negócio Compartilhamento de recurso Modelo cliente-servidor , videoconferência, comércio Aplicações domésticas Informação remota Comunicação pessoa-a-pessoa Entretenimento interativo Comércio eletrônico Usuários móveis Usos de Redes de Computadores 3/35
21 Usos de Redes de Computadores Aplicações de negócio Compartilhamento de recurso Modelo cliente-servidor , videoconferência, comércio Aplicações domésticas Informação remota Comunicação pessoa-a-pessoa Entretenimento interativo Comércio eletrônico Usuários móveis Usos de Redes de Computadores 3/35
22 Usos de Redes de Computadores Aplicações de negócio Compartilhamento de recurso Modelo cliente-servidor , videoconferência, comércio Aplicações domésticas Informação remota Comunicação pessoa-a-pessoa Entretenimento interativo Comércio eletrônico Usuários móveis Usos de Redes de Computadores 3/35
23 Usos de Redes de Computadores Aplicações de negócio Compartilhamento de recurso Modelo cliente-servidor , videoconferência, comércio Aplicações domésticas Informação remota Comunicação pessoa-a-pessoa Entretenimento interativo Comércio eletrônico Usuários móveis Usos de Redes de Computadores 3/35
24 Usos de Redes de Computadores Aplicações de negócio Compartilhamento de recurso Modelo cliente-servidor , videoconferência, comércio Aplicações domésticas Informação remota Comunicação pessoa-a-pessoa Entretenimento interativo Comércio eletrônico Usuários móveis Usos de Redes de Computadores 3/35
25 Usos de Redes de Computadores Aplicações de negócio Compartilhamento de recurso Modelo cliente-servidor , videoconferência, comércio Aplicações domésticas Informação remota Comunicação pessoa-a-pessoa Entretenimento interativo Comércio eletrônico Usuários móveis Usos de Redes de Computadores 3/35
26 Usos de Redes de Computadores Uma rede com dois clientes e um servidor. (Tanenbaum 2002) Usos de Redes de Computadores 4/35
27 Usos de Redes de Computadores O modelo cliente-servidor envolve requisições e respostas. (Tanenbaum 2002) Usos de Redes de Computadores 5/35
28 Usos de Redes de Computadores Em um modelo peer-to-peer não há clientes e servidores fixos. (Tanenbaum 2002) Usos de Redes de Computadores 6/35
29 Usos de Redes de Computadores Estudantes em diferentes localizações podem trabalhar juntos em documentos e conversar enquanto trabalham. 1 1 Imagem extraída de Cisco CCNA Exploration Usos de Redes de Computadores 7/35
30 O que é a Internet? O que é a Internet? 8/35
31 O que é a Internet? A Internet é uma rede de computador que interconecta centenas de milhões de dispositivos computacionais pelo mundo. No jargão da Internet, dispositivos como PCs, laptops, smartphones, tablets, TVs, sensores de ambiente etc. são chamados hosts ou sistemas finais. O que é a Internet? 9/35
32 O que é a Internet? Palavras-chaves: links de comunicação comutadores de pacote taxa de transmissão (bits/s) pacotes roteadores switches ISPs Internet Service Providers protocolos RFCs requests for comments O que é a Internet? 10/35
33 O que é a Internet? Palavras-chaves: links de comunicação comutadores de pacote taxa de transmissão (bits/s) pacotes roteadores switches ISPs Internet Service Providers protocolos RFCs requests for comments O que é a Internet? 10/35
34 O que é a Internet? Palavras-chaves: links de comunicação comutadores de pacote taxa de transmissão (bits/s) pacotes roteadores switches ISPs Internet Service Providers protocolos RFCs requests for comments O que é a Internet? 10/35
35 O que é a Internet? Palavras-chaves: links de comunicação comutadores de pacote taxa de transmissão (bits/s) pacotes roteadores switches ISPs Internet Service Providers protocolos RFCs requests for comments O que é a Internet? 10/35
36 O que é a Internet? Palavras-chaves: links de comunicação comutadores de pacote taxa de transmissão (bits/s) pacotes roteadores switches ISPs Internet Service Providers protocolos RFCs requests for comments O que é a Internet? 10/35
37 O que é a Internet? Palavras-chaves: links de comunicação comutadores de pacote taxa de transmissão (bits/s) pacotes roteadores switches ISPs Internet Service Providers protocolos RFCs requests for comments O que é a Internet? 10/35
38 O que é a Internet? Palavras-chaves: links de comunicação comutadores de pacote taxa de transmissão (bits/s) pacotes roteadores switches ISPs Internet Service Providers protocolos RFCs requests for comments O que é a Internet? 10/35
39 O que é a Internet? Palavras-chaves: links de comunicação comutadores de pacote taxa de transmissão (bits/s) pacotes roteadores switches ISPs Internet Service Providers protocolos RFCs requests for comments O que é a Internet? 10/35
40 O que é a Internet? Palavras-chaves: links de comunicação comutadores de pacote taxa de transmissão (bits/s) pacotes roteadores switches ISPs Internet Service Providers protocolos RFCs requests for comments O que é a Internet? 10/35
41 O que é um protocolo? Um protocolo define o formato e a ordem de mensagens trocadas entre duas ou mais entidades em comunicação, bem como as ações tomadas acerca da transmissão e/ou recebimento de uma mensagem ou outro evento. O que é a Internet? 11/35
42 A Borda da Rede A Borda da Rede 12/35
43 A Borda da Rede Computadores e outros dispositivos conectados na Internet são geralmente chamados de sistemas finais desktops, servidores, dispositivos móveis, dispositivos não tradicionais Sistemas finais também são conhecidos como hosts clientes ou servidores Maioria dos servidores de busca, , páginas Web e vídeos residem em data centers. A Google tem de data centers, com muitos deles tendo mais de cem mil servidores! (Kurose e Ross 2012) A Borda da Rede 13/35
44 A Borda da Rede Computadores e outros dispositivos conectados na Internet são geralmente chamados de sistemas finais desktops, servidores, dispositivos móveis, dispositivos não tradicionais Sistemas finais também são conhecidos como hosts clientes ou servidores Maioria dos servidores de busca, , páginas Web e vídeos residem em data centers. A Google tem de data centers, com muitos deles tendo mais de cem mil servidores! (Kurose e Ross 2012) A Borda da Rede 13/35
45 A Borda da Rede Computadores e outros dispositivos conectados na Internet são geralmente chamados de sistemas finais desktops, servidores, dispositivos móveis, dispositivos não tradicionais Sistemas finais também são conhecidos como hosts clientes ou servidores Maioria dos servidores de busca, , páginas Web e vídeos residem em data centers. A Google tem de data centers, com muitos deles tendo mais de cem mil servidores! (Kurose e Ross 2012) A Borda da Rede 13/35
46 A Borda da Rede Interação entre sistemas finais. (Kurose e Ross 2012) A Borda da Rede 14/35
47 Redes de Acesso Redes de acesso conectam fisicamente um sistema final ao primeiro roteador (roteador de borda) em um caminho do sistema final até qualquer outro sistema final distante. (Kurose e Ross 2012) A Borda da Rede 15/35
48 O Núcleo da Rede O Núcleo da Rede 16/35
49 O Núcleo da Rede Em uma aplicação de rede, sistemas finais trocam mensagens entre si Para enviar uma mensagem de um sistema final origem até um sistema final destino, a origem quebra longas mensagens em pedaços de dados menores conhecidos como pacotes Entre a origem e o destino, cada pacote viaja por links de comunicação e comutadores de pacote A maioria dos comutadores de pacote usam transmissões do tipo store-and-forward, ou armazenar-e-encaminhar O Núcleo da Rede 17/35
50 O Núcleo da Rede Em uma aplicação de rede, sistemas finais trocam mensagens entre si Para enviar uma mensagem de um sistema final origem até um sistema final destino, a origem quebra longas mensagens em pedaços de dados menores conhecidos como pacotes Entre a origem e o destino, cada pacote viaja por links de comunicação e comutadores de pacote A maioria dos comutadores de pacote usam transmissões do tipo store-and-forward, ou armazenar-e-encaminhar O Núcleo da Rede 17/35
51 O Núcleo da Rede Em uma aplicação de rede, sistemas finais trocam mensagens entre si Para enviar uma mensagem de um sistema final origem até um sistema final destino, a origem quebra longas mensagens em pedaços de dados menores conhecidos como pacotes Entre a origem e o destino, cada pacote viaja por links de comunicação e comutadores de pacote A maioria dos comutadores de pacote usam transmissões do tipo store-and-forward, ou armazenar-e-encaminhar O Núcleo da Rede 17/35
52 O Núcleo da Rede Em uma aplicação de rede, sistemas finais trocam mensagens entre si Para enviar uma mensagem de um sistema final origem até um sistema final destino, a origem quebra longas mensagens em pedaços de dados menores conhecidos como pacotes Entre a origem e o destino, cada pacote viaja por links de comunicação e comutadores de pacote A maioria dos comutadores de pacote usam transmissões do tipo store-and-forward, ou armazenar-e-encaminhar O Núcleo da Rede 17/35
53 O Núcleo da Rede O núcleo da rede. (Kurose e Ross 2012) O Núcleo da Rede 18/35
54 Store-and-forward Comutação de pacotes store-and-forward. (Kurose e Ross 2012) O Núcleo da Rede 19/35
55 Classificação de Redes Classificação de Redes 20/35
56 Classificação de Redes Em geral, há dois tipos de tecnologias de transmissão que são amplamente utilizadas: 1. Links broadcast 2. Links ponto-a-ponto Redes broadcast vs Redes ponto-a-ponto Alternativamente, existe a classificação por escala... Classificação de Redes 21/35
57 Classificação de Redes Em geral, há dois tipos de tecnologias de transmissão que são amplamente utilizadas: 1. Links broadcast 2. Links ponto-a-ponto Redes broadcast vs Redes ponto-a-ponto Alternativamente, existe a classificação por escala... Classificação de Redes 21/35
58 Classificação de Redes Em geral, há dois tipos de tecnologias de transmissão que são amplamente utilizadas: 1. Links broadcast 2. Links ponto-a-ponto Redes broadcast vs Redes ponto-a-ponto Alternativamente, existe a classificação por escala... Classificação de Redes 21/35
59 Classificação de Redes Em geral, há dois tipos de tecnologias de transmissão que são amplamente utilizadas: 1. Links broadcast 2. Links ponto-a-ponto Redes broadcast vs Redes ponto-a-ponto Alternativamente, existe a classificação por escala... Classificação de Redes 21/35
60 Classificação de Redes Em geral, há dois tipos de tecnologias de transmissão que são amplamente utilizadas: 1. Links broadcast 2. Links ponto-a-ponto Redes broadcast vs Redes ponto-a-ponto Alternativamente, existe a classificação por escala... Classificação de Redes 21/35
61 Classificação de Redes Em geral, há dois tipos de tecnologias de transmissão que são amplamente utilizadas: 1. Links broadcast 2. Links ponto-a-ponto Redes broadcast vs Redes ponto-a-ponto Alternativamente, existe a classificação por escala... Classificação de Redes 21/35
62 Classificação por Escala Classificação de processadores interconectados por escala. (Tanenbaum 2002) Classificação de Redes 22/35
63 Delay, Perda e Throughput Delay, Perda e Throughput 23/35
64 Delay, Perda e Throughput Conforme um pacote viaja de um nó para o seguinte em seu caminho, ele sofre vários tipos de atraso em cada nó desse caminho: Atraso de processamento nodal Atraso de enfileiramento Atraso de transmissão Atraso de propagação Quando um comutador de pacotes atinge o limite de armazenamento em sua fila, pacotes posteriores são descartados, ou seja, perdidos. A combinação da taxa de transmissão, atraso e perda resulta na métrica conhecida como throughput, que é a taxa de transferência efetiva de um sistema. Delay, Perda e Throughput 24/35
65 Delay, Perda e Throughput Conforme um pacote viaja de um nó para o seguinte em seu caminho, ele sofre vários tipos de atraso em cada nó desse caminho: Atraso de processamento nodal Atraso de enfileiramento Atraso de transmissão Atraso de propagação Quando um comutador de pacotes atinge o limite de armazenamento em sua fila, pacotes posteriores são descartados, ou seja, perdidos. A combinação da taxa de transmissão, atraso e perda resulta na métrica conhecida como throughput, que é a taxa de transferência efetiva de um sistema. Delay, Perda e Throughput 24/35
66 Delay, Perda e Throughput Conforme um pacote viaja de um nó para o seguinte em seu caminho, ele sofre vários tipos de atraso em cada nó desse caminho: Atraso de processamento nodal Atraso de enfileiramento Atraso de transmissão Atraso de propagação Quando um comutador de pacotes atinge o limite de armazenamento em sua fila, pacotes posteriores são descartados, ou seja, perdidos. A combinação da taxa de transmissão, atraso e perda resulta na métrica conhecida como throughput, que é a taxa de transferência efetiva de um sistema. Delay, Perda e Throughput 24/35
67 Delay, Perda e Throughput Conforme um pacote viaja de um nó para o seguinte em seu caminho, ele sofre vários tipos de atraso em cada nó desse caminho: Atraso de processamento nodal Atraso de enfileiramento Atraso de transmissão Atraso de propagação Quando um comutador de pacotes atinge o limite de armazenamento em sua fila, pacotes posteriores são descartados, ou seja, perdidos. A combinação da taxa de transmissão, atraso e perda resulta na métrica conhecida como throughput, que é a taxa de transferência efetiva de um sistema. Delay, Perda e Throughput 24/35
68 Delay, Perda e Throughput Conforme um pacote viaja de um nó para o seguinte em seu caminho, ele sofre vários tipos de atraso em cada nó desse caminho: Atraso de processamento nodal Atraso de enfileiramento Atraso de transmissão Atraso de propagação Quando um comutador de pacotes atinge o limite de armazenamento em sua fila, pacotes posteriores são descartados, ou seja, perdidos. A combinação da taxa de transmissão, atraso e perda resulta na métrica conhecida como throughput, que é a taxa de transferência efetiva de um sistema. Delay, Perda e Throughput 24/35
69 Delay, Perda e Throughput Conforme um pacote viaja de um nó para o seguinte em seu caminho, ele sofre vários tipos de atraso em cada nó desse caminho: Atraso de processamento nodal Atraso de enfileiramento Atraso de transmissão Atraso de propagação Quando um comutador de pacotes atinge o limite de armazenamento em sua fila, pacotes posteriores são descartados, ou seja, perdidos. A combinação da taxa de transmissão, atraso e perda resulta na métrica conhecida como throughput, que é a taxa de transferência efetiva de um sistema. Delay, Perda e Throughput 24/35
70 Delay, Perda e Throughput Conforme um pacote viaja de um nó para o seguinte em seu caminho, ele sofre vários tipos de atraso em cada nó desse caminho: Atraso de processamento nodal Atraso de enfileiramento Atraso de transmissão Atraso de propagação Quando um comutador de pacotes atinge o limite de armazenamento em sua fila, pacotes posteriores são descartados, ou seja, perdidos. A combinação da taxa de transmissão, atraso e perda resulta na métrica conhecida como throughput, que é a taxa de transferência efetiva de um sistema. Delay, Perda e Throughput 24/35
71 Atraso Atraso (delay) nodal no roteador A. (Kurose e Ross 2012) Delay, Perda e Throughput 25/35
72 Modelos de Referência Modelos de Referência 26/35
73 Modelos de Referência A Internet é um sistema extremamente complicado Muitas peças: várias aplicações e protocolos, vários tipos de sistemas finais, comutadores de pacotes e vários tipos de meios Existe alguma forma de organizar a arquitetura de rede? Modelos de Referência 27/35
74 Modelos de Referência A Internet é um sistema extremamente complicado Muitas peças: várias aplicações e protocolos, vários tipos de sistemas finais, comutadores de pacotes e vários tipos de meios Existe alguma forma de organizar a arquitetura de rede? Modelos de Referência 27/35
75 Modelos de Referência A Internet é um sistema extremamente complicado Muitas peças: várias aplicações e protocolos, vários tipos de sistemas finais, comutadores de pacotes e vários tipos de meios Existe alguma forma de organizar a arquitetura de rede? Modelos de Referência 27/35
76 Modelos de Referência Analogia Realizando uma viagem de avião: ações. (Kurose e Ross 2012) Modelos de Referência 28/35
77 Modelos de Referência Para prover estrutura no projeto de protocolos de rede, designers de rede organizam protocolos em camadas Modelo de serviço de uma camada: uma cada oferece serviços Uma camada de protocolo pode ser implementada em software, em hardware, ou em uma combinação de ambos Modelos de Referência 29/35
78 Modelos de Referência Para prover estrutura no projeto de protocolos de rede, designers de rede organizam protocolos em camadas Modelo de serviço de uma camada: uma cada oferece serviços Uma camada de protocolo pode ser implementada em software, em hardware, ou em uma combinação de ambos Modelos de Referência 29/35
79 Modelos de Referência Para prover estrutura no projeto de protocolos de rede, designers de rede organizam protocolos em camadas Modelo de serviço de uma camada: uma cada oferece serviços Uma camada de protocolo pode ser implementada em software, em hardware, ou em uma combinação de ambos Modelos de Referência 29/35
80 Modelos de Referência A pilha de protocolo internet (a) e o modelo de referência OSI (b). (Kurose e Ross 2012) Modelos de Referência 30/35
81 Modelos de Referência OSI O modelo de referência OSI. (Kurose e Ross 2012) Modelos de Referência 31/35
82 Modelos de Referência Analogia Hosts, roteadores, e switches; cada um contém um conjunto diferente de camadas, refletindo suas diferenças em funcionalidade. (Kurose e Ross 2012) Modelos de Referência 32/35
83 Unidades de Métrica Unidades de Métrica 33/35
84 Atraso Os principais prefixos de métrica. (Tanenbaum 2002) Unidades de Métrica 34/35
85 Referências Kurose, James F. e Keith W. Ross (2012). Computer Networking: A Top-Down Approach. 6th. Pearson. Tanenbaum, Andrew (2002). Computer Networks. 4th. Prentice Hall Professional Technical Reference. Referências 35/35
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