GA-027 Redes de Computadores

Transcrição

1 G-027 edes de Computadores Introdução rtur Ziviani LNCC/MCT 1 Introdução: edes de computadores Objetivos definir contexto e terminologia visão geral (detalhes virão ao longo do curso) abordagem: Internet como exemplo 2

2 edes de computadores Convergência das indústrias de computação e telecomunicações maior confiabilidade diminuição de custos Historicamente... Interconexão de computadores autônomos compartilhamento de recursos 3 edes de computadores Componentes básicos hardware, software, estrutura de telecomunicação uncionamento integrado desses componentes compreensão de tecnologia de redes e interconectividade 4

3 edes de computadores rranjo topológico que interliga vários módulos processadores por enlaces físicos e protocolos lternativas dependem do tipo de rede LN, MN ou WN Topologia determina os caminhos utilizáveis para comunicação entre um par de estações 5 Ligação física Ponto a ponto - 2 pontos de ligação com uma extremidade em cada nó - em geral, redes maiores Multiponto - 2 ou mais dispositivos utilizam o mesmo enlace - em geral, redes menores 6

4 Ligação lógica Unicast: transmissão possui par origem-destino (1 para 1) Broadcast: estação envia uma única mensagem para todas as estações de uma rede (1 para todos) Multicast: estação envia uma única mensagem para um grupo (subconjunto) de estações da rede (1 para alguns) 7 Topologia de rede onte: Wikipedia on Network topology specto fundamental para caracterizar uma rede! 8

5 Topologia completa ou totalmente conectada Conexão direta entre todo par de nós Grande eficiência lto custo, principalmente: com grande número de nós relativo à manutenção com grandes distâncias entre os nós 9 Topologia parcialmente conectada Conexão indireta entre qualquer par de nós Mantêm-se caminhos alternativos contra falhas contra congestionamentos Utilizada pela maioria das WNs 10

6 Topologia em árvore Modelo comum para distribuição de informação Problemas na comunicação entre folhas da árvore 11 Topologia em estrela Cada nó é interligado a um nó central Nó central pode atuar: como gerente compatibilizando taxas de transmissão e recepção como conversor de protocolos 12

7 Topologia em anel Unidirecional usada em redes óticas etirada da mensagem pode ser realizada pela origem ou pelo destino Vulnerável a falhas em qualquer enlace ou nó, devido à ausência de caminhos alternativos 13 Topologia em barra Configuração multiponto Difusão em meio físico compartilhado meio físico confinado Controle de acesso ao meio 14

8 ede sem fio? Diferente de computação móvel Difusão em meio físico compartilhado meio físico não confinado Controle de acesso ao meio 15 16

9 LN WN MN I N T N T onte: Kurose e oss, Computer Networking: Top-Down pproach 17 Protocolos humanos Protocolo? definem procedimentos para comportamento Protocolos de rede descrição formal do formato de mensagens e regras para troca dessas mensagens sintaxe, semântica e sincronização da comunicação 18

10 Protocolo? onte: Kurose e oss, Computer Networking: Top-Down pproach 19 Protocolos de rede HTTP SMTP TP PPP IP TCP IP POP P BGP OSP IP SIP DHCP ICMP IGMP DSL... I I Muitos protocolos hierarquia de protocolos 20

11 Hierarquia de protocolos Camadas, protocolos e interfaces 21 rquitetura em camadas Princípio do Dividir para Conquistar Projetar uma rede como um conjunto hierárquico de camadas Cada camada usa os serviços da camada imediatamante inferior para implementar e oferecer os seus serviços à camada superior implementação de cada camada é independente das demais 22

12 Hierarquia de protocolos Interface define que serviços uma camada inferior oferece à camada superior rquitetura de rede é um conjunto de camadas e protocolos Cada camada acrescenta um cabeçalho aos dados da camada anterior Cabeçalhos contêm informações de controle 23 rquitetura ISO / OSI (Open System Interconnection) 7 camadas funcionais 24

13 Transmissão de dados 25 Transmissão de dados 26

14 Transmissão de dados 27 Transmissão de dados S 28

15 Transmissão de dados T S 29 Transmissão de dados T S 30

16 Transmissão de dados T S 31 Transmissão de dados T S 32

17 Transmissão de dados T S 33 Transmissão de dados T S 34

18 Transmissão de dados T S 35 Transmissão de dados T S 36

19 Transmissão de dados S 37 Transmissão de dados 38

20 Transmissão de dados 39 Transmissão de dados 40

21 Transmissão de dados S S T S T S T S T S T S T S T S T S 41 Comunicação no Modelo OSI 42

22 Camada de plicação Serviços ao usuário correio eletrônico navegação na web transferência de arquivos emulação de terminal outras aplicações específicas processos de comunicação 43 Camada de presentação Preocupa-se com a sintaxe e a semântica da informação transmitida Interoperabilidade de sistemas heterogêneos Conversão de dados e representações codificação de caracteres criptografia compressão de dados 44

23 Camada de Sessão stabelecimento de sessões login remoto transferência de arquivos Controle de atividades e sincronização 45 Camada de Transporte Isola os níveis superiores dos aspectos de transmissão pela rede ornece uma comunicação fim-a-fim verdadeiramente confiável stabelecimento e desativação de conexões entre sessões Controle de fluxo, de congestionamento e de erro Multiplexação de conexões ragmentação e remontagem de mensagens 46

24 Camada de Transporte Host plicação presentação Host B plicação presentação Sessão Sessão Transporte Transporte ede ede nlace nlace 47 Camada de ede esponsável pelo controle de operação da sub-rede oteamento ndereçamento Serviços Datagrama Circuito virtual 48

25 Camada de nlace Detecção e correção opicional de erros introduz redundância na informação a transmitir Transforma um meio físico não-confiável em um canal confiável para a camada de rede Controle de fluxo 49 Camada ísica esponsável pela transmissão de bits por um meio físico de comunicação Preocupa-se com as propriedades particulares do meio físico ao qual está ligado 50

26 onte do exemplo: PUC-io B 3 B 2 B 1 B 51 onte do exemplo: PUC-io B nlace nlace 3 B 2 B 1 B 52

27 onte do exemplo: PUC-io B nlace nlace 1 B 3 B 2 B 53 onte do exemplo: PUC-io B ede nlace ede nlace 1 B 3 B 2 B 54

28 onte do exemplo: PUC-io B ede nlace ede nlace 1 B 3 B 2 B 55 onte do exemplo: PUC-io B 1 B ede nlace ede nlace 2 B 3 B 56

29 onte do exemplo: PUC-io B 1 B ede nlace ede nlace 2 B 3 B 57 onte do exemplo: PUC-io 2 B 1 B B ede nlace ede nlace 3 B 58

30 onte do exemplo: PUC-io B 3 B 2 B 1 B ede nlace ede nlace 59 onte do exemplo: PUC-io B 3 B 1 B ede nlace 2 B ede nlace 60

31 onte do exemplo: PUC-io B ede nlace 2 B 1 B 3 B ede nlace 61 onte do exemplo: PUC-io B Transporte ede nlace 1 B 2 B 3 B Transporte ede nlace 62

32 onte do exemplo: PUC-io Circuito Virtual B Transporte ede nlace Transporte ede nlace 63 onte do exemplo: PUC-io B Sessão Transporte ede nlace Sessão Transporte ede nlace 64

33 onte do exemplo: PUC-io B presentação Sessão Transporte ede nlace presentação Sessão Transporte ede nlace 65 onte do exemplo: PUC-io plicação presentação Sessão Transporte ede nlace B plicação presentação Sessão Transporte ede nlace 66

34 rquitetura TCP/IP Origem na PNT (futura Internet) objetivo inicial era manter a comunicação fim a fim funcional, mesmo que alguns enlaces ou sistemas intermediários falhassem rede com comutação de pacotes baseada em uma camada inter-rede não orientada à conexão TCP/IP é uma família de protocolos, onde o TCP e o IP são os principais TCP - Transmission Control Protocol IP - Internet Protocol 67 68

35 rquitetura TCP/IP onte: Kurose e oss, Computer Networking: Top-Down pproach 69 Conceito de Interrede Interrede Internet! onte do exemplo: PUC-io 70

36 Milhões de elementos computacionais interligados hospedeiros = sistemas finais Internet? xecutando aplicações distribuídas nlaces de comunicação fibra, cobre, rádio, satélite,... taxa de transmissão largura de banda oteadores: encaminham dados onte: Kurose e oss, Computer Networking: Top-Down pproach 71 Internet? Internet: ede de redes strutura hierárquica Padrões Internet C: equest for comments IT: Internet ngineering Task orce Protocolos de rede em hierarquia rquitetura TCP/IP onte: Kurose e oss, Computer Networking: Top-Down pproach 72

37 Serviços de Internet Infra-estrutura de comunicação permite aplicações distribuídas: Web, , jogos, e-commerce, compartilhamento de arquivo,... Serviços de comunicação sem conexão orientado à conexão onte: Kurose e oss, Computer Networking: Top-Down pproach 73 strutura da Internet: rede de redes strutura grosseiramente hierárquica No centro: ISPs de zona-1 (ex.: UUNet, BBN/ Genuity, Sprint, T&T), cobertura nacional/internacional Os outros são igualmente tratados Zona-1 provê interconexão (peer) de modo privativo ISP Zona-1 NP ISP Zona-1 ISP Zona-1 Zona-1 também provê interconexão nos pontos de acesso (NPs) da rede pública onte: Kurose e oss, Computer Networking: Top-Down pproach 74

38 strutura da Internet: rede de redes ISPs de Zona-2 : ISPs menores (freqüentemente regionais) Conectam-se a um ou mais ISPs de Zona-1, possivelmente a outros ISPs de Zona-2 ISP de Zona-2 paga ao ISP de Zona-1 pela conectividade ao resto da Internet ISP de Zona-2 é cliente do provedor de Zona-1 ISP Zona-2 ISP Zona-2 ISP Zona-1 NP ISP Zona-1 ISP Zona-1 ISP Zona-2 ISP Zona-2 ISPs de Zona-2 também provêm conexão privativamente entre si, interconexão em NP ISP Zona-2 onte: Kurose e oss, Computer Networking: Top-Down pproach 75 strutura da Internet: rede de redes ISPs de Zona-3 e ISPs locais Última rede de acesso ( hop ) (mais próximos dos sistemas finais) ISPs locais e de Zona-3 são clientes dos ISPs de zonas mais altas conectando-os ao resto da Internet ISP local ISP Zona-3 ISP Zona-2 ISP Zona-1 ISP local ISP Zona-1 ISP locad ISP Zona-2 NP ISP Zona-1 ISP Zona-2 ISP Zona-2 ISP ISP ISP locad G-027: edes local de Computadores local -. Ziviani ISP local onte: Kurose e oss, Computer Networking: Top-Down pproach ISP Zona-2 ISP local 76

39 fim-a-fim um pacote pode atravessar diversas redes ISP local ISP Zona-3 ISP Zona-2 ISP local ISP local Tier-2 ISP ISP local ISP Zona-1 NP ISP local ISP Zona-1 ISP Zona-2 ISP local ISP Zona-1 ISP Zona-2 ISP local ISP Zona-2 ISP local 1-47 onte: Kurose e oss, Computer Networking: Top-Down pproach 77 Sistemas utônomos (Ses - utonomous Systems) ISPs Quantidade de Ses onte: em 17 JUN

40 Sistemas utônomos Distância entre Ses Média: 3,68 (todos os pares) Máximo: 15 (todos os pares) onte: NClab, Sistemas utônomos Grau dos Ses Média: 6.89 Máximo: 3239 onte: NClab,

41 Lei de Potência onte: Linked: The New Science of Networks,. Barabási, Lei de Potência Área de redes complexas: outro curso... mas área atual de pesquisa onte: Linked: The New Science of Networks,. Barabási,

42 esumo até o momento Definição de contexto e alguma terminologia Visão geral de redes 83 Seqüência do curso 84