Visão Geral Carlos Gustavo A. da Rocha
Visão Geral O que é a Internet O que é um protocolo? Bordas da rede Núcleo da rede (backbone) Meios físicos Camadas, modelos de serviços Backbones
A Internet Milhões de elementos interligados pc s, notebooks, servidores, equipamentos roteador ISP local servidor estação móvel Executando aplicações distribuídas Enlaces de comunicação fibra, cobre, rádio, satélite ISP regional Enviando e recebendo pacotes de dados através da rede rede corporativa
A Internet Protocolos: controlam o envio e a recepção destes pacotes ex: TCP, IP, HTTP, FTP, PPP roteador ISP local servidor estação móvel Fracamente hierárquica ISP regional Fortemente padronizada IETF (RFCs), ISO, IEEE, ITU rede corporativa
A Internet Serviços da Internet Utilizam a infraestrutura de comunicação É a única parte da rede visível aos usuários www e-mail...
Protocolos Um protocolo é um conjunto de regras semânticas e sintáticas que devem ser seguidas para possibilitar a comunicação de duas entidades (pessoas, computadores etc)
Protocolos Protocolos humanos: Que horas são? Onde você trabalha? Qual o seu nome? especifica msgs enviadas determina ações tomadas quando msgs são recebidas Protocolos de rede: Máquinas ao invés de humanos Toda a comunicação na Internet é governada por protocolos Protocolos definem o formato e ordem das mensagens enviadas e recebidas e ações a serem tomadas no envio e recepção das mesmas
Protocolos Um protocolo humano e um protocolo de rede de computadores Alô Alô Que horas são? 15:00 Pedido de Conexão Conexão Aberta GET http://www.ifrn.edu.br tempo Arquivo contendo O site
A estrutura da Internet Borda da rede: Aplicações Clientes Servidores Núcleo da rede: Roteadores Acesso, meios físicos: Enlaces de comunicação
Bordas da rede sistemas finais (hosts): Executam aplicativos Localizam-se nas extremidades da rede modelo cliente/servidor O cliente toma a iniciativa enviando pedidos que são respondidos por servidores modelo peer-to-peer (P2P): Prevê simetria de comunicação
Bordas da rede Serviço com conexão Quando se deseja confiabilidade Protocolo TCP www, e-mail, etc Serviços sem conexão Quando confiabilidade não é essencial Protocolo UDP Videoconferência, VoIP, etc
Núcleo da rede Uma malha de roteadores interconectados Basicamnete, encaminham os pacotes até o seu destino Como os dados são transferidos através da rede? Comutação de circuitos? Ou comutação de pacotes?
Núcleo da Rede Comutação por circuitos Recursos dedicados: não há compartilhamento Exige estabelecimento de conexão
Núcleo da Rede Comutação por pacotes Cada fluxo de dados é dividido em pacotes Os recursos da rede são compartilhados em bases estatísticas Recursos são usados na medida do necessário
Núcleo da Rede Comutação de pacotes permite que mais usuários usem a mesma rede Link de 1 Mbps Cada usuário: 100Kbps quando ativo Ativo 10% do tempo N usuários Comutação de circuitos 10 usuários Enlace de 1 Mbit/s Comutação de pacotes Com 100 usuários, a probabilidade de > 10 ativos ao mesmo tempo é baixa
Redes de acesso Como conectar os sistemas finais aos roteadores de borda? Redes de acesso residencial Redes de acesso institucionais (escolas, bancos, empresas) Redes de acesso móvel
Acesso residencial Modem discado (quase histórico) Até 56Kbps (ao menos em tese) ADSL (Velox), HFC (Cabo), GPON (GVT) Algumas dezenas de Mbps para cada cliente Geralmente é comercializado em taxas mais baixas (no Brasil)
Acesso Institucional: LANs Empresas, Instituições de ensino, Ethernet Cabo compartilhado ou dedicado conecta sistemas finais e o roteador 10 Mbs, 100Mbps, 1000Mbps Residências em breve
Acesso Wireless Wireless LANs: Utiliza ondas de rádio padrão IEEE 802.11 Wide-area wireless access UMTS/HSPA: Acesso wireless via telefonia celular Roteador Ponto de acesso clientes
Redes Residenciais Componentes típicos de uma rede residencial: ADSL ou cable modem Roteador/firewall Ethernet Acesso wireless notebooks cabo cable modem roteador/ firewall Ethernet acesso wireless
Meios Físicos Meios guiados Os sinais se propagam em meios sólidos com caminho fixo Cobre, fibra óptica Meios não guiados propagação livre rádio
Meios Físicos Cabo de par trançado (TP) Dois até oito fios de cobre isolados Trançados aos pares Sofre bastante interferência do ambiente externo
Meios Físicos Cabo Coaxial Núcleo de fio dentro de uma blindagem Uso comum em redes antigas, TV a cabo
Meios Físicos Cabo de fibra óptica Fibra de vidro transportando pulsos de luz Alta velocidade de operação Limite não é a fibra e sim os equipamentos Baixa taxa de erros e imunidade a interferências
Meios Físicos Rádio Sinal transportado como campo eletromagnético Não há fios físicos O ambiente afeta a propagação Reflexão Obstrução por objetos Interferência
Protocolos e camadas Redes são complexas Muitos componentes hosts roteadores enlaces de vários tipos aplicações protocolos hardware, software
Protocolos e camadas Problema principal Há alguma forma de organizar o funcionamento de uma rede? Ou pelo menos nossa discussão sobre elas?
Organização de uma viagem Aeroporto (chegar) bagagem (despachar) portões (embarque) decolagem navegação aérea Aeroporto (sair) bagagem (receber) portões (desembarque) aterrisagem navegação aérea voo da aeronave Uma atividade complexa se realiza em uma série de passos
Organização de uma viagem Uma visão um pouco diferente Aeroporto (chegar) bagagem (despachar) portões (embarque) Aeroporto (sair) bagagem (receber) portões (desembarque) Decolagem Aterrisagem navegação aérea navegação aérea voo da aeronave
Organização de uma viagem Camadas: cada camada implementa um conjunto de funcionalidades Através das próprias ações internas da camada Confiando em serviços fornecidos pelas camadas imediatamente superior e inferior
Porque camadas? Facilita a definição e relacionamento das partes de um sistema complexo Um modelo de referência em camadas facilita a sua definição A modularização facilita a manutenção e atualização do sistema As mudanças na implementação de uma camada são transparentes para o resto do sistema Novas regras para embarque de passageiros não afetam os procedimentos de decolagem
Camadas da arquitetura OSI O modelo básico OSI divide os protocolos de rede em sete camadas Este é um modelo teórico, de referência, uma rede particular pode não implementar as sete camadas Aplicação Apresentação Sessão Transporte Este modelo serviu como base para a criação de diversas outras arquiteturas, notadamente a da Internet Rede Enlace Física
Camadas da arquitetura Internet Aplicação: Aplicações usadas na rede Transporte: Transferência fim-a-fim aplicação Rede: Roteamento, endereçamento transporte rede Enlace: Transferência de dados entre elementos vizinhos da rede enlace Física: Transmissão de bits no meio físico física
Camadas da arquitetura Internet Camadas Aplicação Exemplos de protocolos HTTP, SMTP, DNS, FTP, SSH, POP3, IMAP, SIP, IRC, SNMP NTP, Telnet, LDAP, Syslog, BitTorrent,... Transporte TCP, UDP, RTP,... Rede IP (v4 e v6), ARP, RARP, ICMP,... Enlace Ethernet, WIFI, PPP, HDLC, Frame Relay, BlueTooth, xdsl, HFC... Física 10BaseT, 100BaseT, 1000BaseT, 1000BaseSX, BNC...
Camadas da arquitetura Internet Cada camada Distribuída Funções Implementadas em cada nó aplicação transporte rede enlace física rede enlace física aplicação transporte rede enlace física
Camadas da arquitetura Internet Ex.: Transporte Apanha dados da aplicação Acrescenta, verificação de erros e outras informações Envia datagrama ao parceiro Espera pelo reconhecimento do parceiro aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física dados ack aplicação transporte rede enlace física rede enlace física dados aplicação transporte rede enlace física Analogia: correio
Camadas da arquitetura Internet dados aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física Caminho por onde os dados passam aplicação transporte rede enlace física rede enlace física dados aplicação transporte rede enlace física
Camadas e dados Cada camada recebe dados da camada adjacente Acrescenta ou remove um cabeçalho Passa a nova unidade de dados para a camada adjacente Cliente MSG MSG Servidor Aplicação MSG MSG Aplicação Transporte MSG MSG Transporte Rede MSG MSG Rede Enlace MSG MSG Enlace Física 01010101011010101010101010001011111011 Física
Backbones Provedores de backbone Interligam centenas ou milhares de redes Domésticas De provedores De instituições
Backbones Provedores de backbone no Brasil Comercial: Operadoras de telefonia OI, Embratel, Brasil Telecom, Telefonica, Intelig etc Acadêmica: Rede nacional de pesquisa RNP (www.rnp.br)
Backbones Provedores de backbone mundiais Interligam as redes de provedores de backbone nacionais Ex: Global crossing http://www.globalcrossing.com