MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY SLOAN SCHOOL OF MANAGEMENT. Fatores Tecnológicos, Estratégicos e Organizacionais

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Otávio Benke Sequeira
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1 MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY SLOAN SCHOOL OF MANAGEMENT Integração de e-systems: Fatores Tecnológicos, Estratégicos e Organizacionais Sistemas de Informação Global: Comunicações e Conectividade Entre Sistemas de Informação Primavera 2002 Aula 10 TECNOLOGIAS EMERGENTES I: O FUTURO DA INTERNET (ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE)

578 Sistemas de Informação Global: Comunicações e Conectividade Entre Sistemas de

2 FILOSOFIA -- DATAGRAMA: CADA PACOTE INDEPENDENTE EXPANSÃO DE CARGA -- CIRCUITO VIRTUAL: TODOS OS PACOTES DE UMA MENSAGEM USAM O MESMO PERCURSO RESERVAM RECURSOS E CHEGAM EM ORDEM MAIS GERAÇÃO DE OVERHEAD ROTEAMENTO -- PERCURSO EFICIENTE E CONTROLE DE CONGESTIONAMENTO -- MUITAS ABORDAGENS ALGORITMO DE ROTEAMENTO -- DIRETÓRIO ESTÁTICO -- ROTEAMENTO DINÂMICO -- ESQUEMAS DESCENTRALIZADOS PROBLEMAS DE ROTEAMENTO DE PACOTES CONTROLE DE CONGESTIONAMENTO -- PRECISA EVITAR ENGARRAFAMENTOS -- ABORDAGENS: PERMISSÕES, SOLICITAÇÕES LENTAS, DESCARTE 2

-- MUITAS ABORDAGENS ALGORITMO DE ROTEAMENTO -- DIRETÓRIO ESTÁTICO -- ROTEAMENTO DINÂMICO -- ESQUEMAS DESCENTRALIZADOS PROBLEMAS DE

3 EXEMPLO DE ROTEAMENTO 2 CHICAGO HOST A P1 HOST X 1 5 MENSAGEM (2000 bits) P1 BOSTON P1 MENSAGEM (2000 bits) MIT Desmontagem P2 LA Roteamento 3 P2 4 UCLA Remontagem NÓ FONTE (MENSAGEM DESMONTADA EM PACOTES) P2 P2 NOVA YORK DENVER NÓ DE DESTINO (MENSAGEM REMONTADA A PARTIR DOS PACOTES) VANTAGENS: - NÃO OBSTRUI AS LINHAS DE COMUNICAÇÃO POR LONGOS PERÍODOS (OU SEJA, SEM MENSAGENS LONGAS) -- PACOTES INTERCALADOS - EM ERRO DE COMUNICAÇÃO, PRECISA APENAS RETRANSMITIR O PACOTE AFETADO EM VEZ DA MENSAGEM INTEIRA - GERENCIAMENTO DE BUFFER MAIS SIMPLES / MENOS IMPASSE - APTO A ENVIAR PACOTES EM PARALELO (PROCESSO PARALELO) 3 - APTO A ENVIAR MENSAGENS PARCIAIS (PACOTES) SEM ESPERAR RECEBER A MENSAGEM INTEIRA (PROCESSO PIPELINE)

(OU SEJA, SEM MENSAGENS LONGAS) -- PACOTES INTERCALADOS - EM ERRO DE COMUNICAÇÃO, PRECISA APENAS RETRANSMITIR O PACOTE AFETADO EM VEZ DA MENSAGEM INTEIRA - GERENCIAMENTO DE BUFFER

4 O COLAPSO (IMPLOSÃO) DOS POTS REDE DE LONGA DISTÂNCIA AT&T MOVIMENTAM 125M CHAMADAS/DIA MÉDIA DAS CHAMADAS = 5 MINUTOS CADA CHAMADA UTILIZA 64K bps TOTAL = 28.8G bps (EM MÉDIA) MUITO MENOS QUE A CAPACIDADE DE UMA ÚNICA FIBRA ÓPTICA! MESMO SE TODA A POPULAÇÃO CONVERSASSE 24H/DIA TOTAL = 12.8T bps CAPACIDADE SIGNIFICATIVA DE EXCESSO FIBRA NÃO-UTILIZADA POR QUE OS POTS NÃO DESMORONARAM? 4

8G bps (EM MÉDIA) MUITO MENOS QUE A CAPACIDADE DE UMA ÚNICA FIBRA ÓPTICA!

5 ALTERNATIVAS / EXIGÊNCIAS DA QUALIDADE DO SERVIÇO A INTERNET OFERECE A MELHOR INICIATIVA, MAS SEM GARANTIAS BAIXA CONFIABILIDADE ALTA OPORTUNIDADE BAIXA ALTA VOZ ( POTS ) [COMUTAÇÃO DE CIRCUITOS] DADOS (INTERNET) [COMUTAÇAO DE PACOTES] PODE UMA ÚNICA REDE ATENDER AMBAS AS NECESSIDADES? OUTRAS DIFERENÇAS (TERMINOLOGIA, REGULAMENTOS, DEPRECIAÇÃO, TAXA DE CÂMBIO) E MAIS OUTRAS NECESSIDADES DE APLICAÇÃO (EX.: ARQUIVOS 5 EM MASSA, FILMES, HDTV ETC.)

[COMUTAÇAO DE PACOTES] PODE UMA ÚNICA REDE ATENDER AMBAS AS NECESSIDADES?

6 CAUSA DE ATRASOS EM REDE DE PACOTES 1 4 ENTRADA 2 5 SAÍDA DE ROTEADOR DE MENSAGENS MENSAGENS 3 6 TAMANHO E REGISTRO POSTERIOR DO PACOTE NÃO CONSEGUE ENVIAR O PRÓXIMO PACOTE, ATÉ QUE O ATUAL SEJA ENVIADO PODE JÁ TER ESPERADO MUITO PARA ENVIAR PELA MESMA LINHA VELOCIDADE DO ROTEADOR COMO A VELOCIDADE DETERMINA A LINHA DE SAÍDA OUTROS FATORES: PRIORIDADE, DETECÇÃO DE ERRO IMPACTOS DA ROTA ALTERNATIVA OS PACOTES PODEM CHEGAR FORA DE ORDEM DEVEM ESPERAR PELA SEQÜÊNCIA CORRETA PARA SER REMONTADOS 6

ENVIAR PELA MESMA LINHA VELOCIDADE DO ROTEADOR COMO A VELOCIDADE DETERMINA A LINHA DE SAÍDA OUTROS FATORES: PRIORIDADE,

7 SOLUÇÃO PARA O TAMANHO DO PACOTE (E PROBLEMA!) ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE () - (MODO DE TRANSFERÊNCIA ASSÍNCRONA) ASSÍNCRONA (EX.: PACOTES) VS. SÍNCRONA (EX.: TDM) PACOTE DE 53 BYTES PADRONIZADO - -POR QUE 53? CABEÇALHO DE 5 BYTES DADOS DE 48 BYTES IMPACTO SOBRE O ROTEADOR (BASICAMENTE UM COMPUTADOR ESPECIALIZADO) ANTES: PACOTES DE M bps = 10 ms (1/100 o. de seg) PARA UM NÓ DE 100 MIP: 10 ms = INSTRUÇÕES SE O ROTEAMENTO RECEBER INSTRUÇÕES = 1% DA CAPACIDADE DO ROTEADOR AGORA: PACOTES DE M bps = 5 µs (5 milionésimos de seg) PARA UM NÓ DE 1000 MIP, 5 µs = INSTRUÇÕES SE O ROTEAMENTO AINDA RECEBER INSTRUÇÕES = 200% DE CAPACIDADE! FUTURO: COMO LIDAR COM LINHAS DE 1G+ bps? 7

CABEÇALHO DE 5 BYTES DADOS DE 48 BYTES IMPACTO SOBRE O ROTEADOR (BASICAMENTE UM COMPUTADOR ESPECIALIZADO) ANTES: PACOTES DE 1000 BYTES @ 1 M bps = 10 ms (1/100 o.

8 ESTRATÉGIA DE ROTEAMENTO DE PERCURSO (Circuito Virtual) CONCEITO-CHAVE: PRÉ-CALCULAR E PRÉ-ALOCAR O PERCURSO NENHUM ENDEREÇO DE FONTE OU DESTINO USADO NA CÉLULA Célula ATRASO MÍNIMO NA TRANSMISSÃO PELA CÉLULA 17 DADOS A 1 5 X B C No. Linha No. Linha No. Linha Y Z No. Host 17 X No. Linha Novo No. No. Linha Novo No. No. Linha Novo No. No. Host X 8

CÉLULA 17 DADOS 2 12 25 A 1 5 X B C No. Linha 17 13 13 3 32 24 34 No. Linha 17 34 4 45 No.

9 RELAÇÃO DO IP COM CAMADAS DE ADAPTAÇÃO (AAL5) [Para mais detalhes, consulte o Apêndice] Camada FTP / HTTP Página web de 1 M bytes para ser transferida... Dividida em pacotes de Camada IP 1000 bytes (padrão real 9180) Camada... Cada pacote divido em células de 53 bytes MAPEAMENTO DE ENDEREÇO: - DEVE MAPEAR O ENDEREÇO IP PARA O ENDEREÇO NA INSTALAÇÃO NORMALMENTE VIA SERVIDOR COMPARTILHADO (COM ENDEREÇO CONHECIDO) - DEVE MAPEAR CADA ENDEREÇO IP DE CADA PACOTE PARA, APÓS INSTALAÇÃO 9

.. Cada pacote divido em células de 53 bytes MAPEAMENTO DE ENDEREÇO: - DEVE MAPEAR O ENDEREÇO IP PARA O ENDEREÇO NA

10 DESAFIOS / OBSTÁCULOS HARDWARE (ATUALMENTE) CARO CUSTOS DE MIGRAÇÃO E COMPLEXIDADES BATALHAS / CONCESSÕES DE PADRÕES MÚLTIPLOS INTERESSES PESSOAIS EX.: DISPUTA PELO FORMATO DE ENDEREÇO (AMBOS SUPORTADOS) TELEFONE: FORMATO DE 8 OCTETOS (NÚMERO DE TELEFONE ISDN) CCITT FÓRUM : PONTO DE ACESSO A SERVIÇOS DE REDE DE 20 OCTETOS (Network Services Access Point - NSAP) CISCO, IBM etc. 10

: DISPUTA PELO FORMATO DE ENDEREÇO (AMBOS SUPORTADOS) TELEFONE: FORMATO DE 8 OCTETOS (NÚMERO DE

11 O FUTURO DO TCP/IP (IPng, IPv6) LIMITAÇÕES ATUAIS DO IPv4 (DESDE OS ANOS 1970) ENDEREÇO IP = 32 BITS (MÁX. DE 4 BILHÕES DE NÓS) TEMPO REAL DE ÁUDIO E VÍDEO DE BAIXA QUALIDADE MANTÉM FORNECIMENTO SEM CONEXÃO (CADA DATAGRAMA INDEPENDENTE) O EMISSOR ESCOLHE O TAMANHO DO DATAGRAMA (MÁX. = 64K BYTES) O EMISSOR ESPECIFICA OS HOPS MÁXIMOS NOVIDADE (IPv6) ENDEREÇO = 128 BITS (2 128 = 3.4 x ) - POR QUE? PRÉ-ALOCAÇÃO DOS RECURSOS DE REDE ( FLUXO ) RESERVA E RESTRIÇÃO TAMANHO MÁXIMO DE FRAGMENTO ESTABELECIDO COM ANTECEDÊNCIA NÃO DINÂMICO FORNECIMENTO DE EXTENSÃO DE PROTOCOLO FORMATO / OPÇÕES DE CABEÇALHO MAIS FLEXÍVEIS 11 SUPORTE: DIFUSÃO PONTO A PONTO, CLUSTER, DIFUSÃO LIMITADA

(MÁX. = 64K BYTES) O EMISSOR ESPECIFICA OS HOPS MÁXIMOS NOVIDADE (IPv6) ENDEREÇO = 128 BITS (2 128 = 3.4 x 10 38 ) - POR QUE?

12 PROBLEMAS DE ENDEREÇO IPv6 FORMATOS: TRADICIONAL IPv4 = IPv6 = IPv6 = 68E6: 8C64: FFFF: FFFF: 0: 1180: 96A: FFFF (HEXADECIMAL) FORNECIMENTO DE ABREVIAÇÕES, ESP. SE FOR SEQÜÊNCIA DE 0s (::) ALOCAÇÃO DE ESPAÇO DE ENDEREÇO: TRADICIONAL IPv4-2 PARTES: PREFIXO DE REDE (CENTRAL GERENCIADA) SUFIXO DO HOST (ATRIBUÍDO PELA EMPRESA) IPv6 OFERECE VÁRIAS POSSIBILIDADES, COMO: ID DO PROVEDOR ID DO ASSINANTE ID DA SUB-REDE ID DO NÓ (EX.: SE CAN DE 48 BITS = ENDEREÇO ETHERNET) 12

SE FOR SEQÜÊNCIA DE 0s (::) ALOCAÇÃO DE ESPAÇO DE ENDEREÇO: TRADICIONAL IPv4-2 PARTES: PREFIXO DE REDE (CENTRAL GERENCIADA) SUFIXO DO HOST

13 Outras Tecnologias Emergentes da Internet e seus Problemas TECNOLOGIAS SATÉLITE (PONTO A PONTO, SINCRONIZADO) RADIOTRANSMISSÃO DE PACOTES etc. MULTIMÍDIA TEMPO REAL DE AUDIO E VÍDEO EXPERIMENTOS INTERNET DE ÚLTIMA GERAÇÃO (Next Generation Internet - NGI) FINANCIADA PELA DARPA 1G bps 1 T bps (POR ) INTERNET II ( -- não.com) 170 UNIVERSIDADES 622 M bps 2.4 G bps OUTROS EXPERIMENTOS 13

MULTIMÍDIA TEMPO REAL DE AUDIO E VÍDEO EXPERIMENTOS INTERNET DE ÚLTIMA GERAÇÃO (Next Generation

14 APÊNDICE: CAMADAS DE ADAPTAÇÃO TIPO 1 - CONSTANT BIT RATE (CBR) (Taxa de Transferência Constante) - VOZ E VÍDEO TIPO 2 - VARIABLE BIT RATE (VBR) (Taxa de Transferência Variável) - VIDEOTRANSMISSÃO DE PACOTES TIPO 3 - TRANSFERÊNCIA DE DADOS BASEADA EM CONEXÃO VBR - TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS TIPO 4 - TRANSFERÊNCIA DE DADOS SEM CONEXÃO VBR - BURSTY CURTO TIPO 5 - CAMADA DE ADAPTAÇÃO SIMPLES E EFICIENTE (SEAL/AAL5) - TIPO 3 SEM DETECÇÃO DE ERRO (SUBSTITUI 3 E 4) 14

DADOS BASEADA EM CONEXÃO VBR - TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS TIPO 4 - TRANSFERÊNCIA DE DADOS SEM CONEXÃO VBR - BURSTY

15 INTERFACES DE REDE REDE PÚBLICA REDE PÚBLICA REDE PRIVADA A B ROTEADOR NNI PÚBLICO B-ICI UNI PÚBLICO NNI PRIVADO UNI PRIVADO ROTEADOR ROTEADOR UNI PRIVADO (ex.:at&t) (ex.: MCI) (ex.: MIT) ROTEADOR 15

PÚBLICO NNI PRIVADO UNI PRIVADO ROTEADOR ROTEADOR

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