Introduo s Redes Introduo O que uma rede

Introdução às Redes Introdução: O que é uma rede? · elementos de arquitetura de redes o o · · arquitetura de redes em camadas exemplos história inter-redes Leitura: Tannenbaum - 1. 1 -1. 5, 1. 7 -1. 9 Ross, Kurose - 1. 1 -1. 9

O que é uma Rede de Computadores? · · Um conjunto de computadores e/ou comutadores interligados por enlaces de comunicação muitas ``topologias'' possíveis: malha geral · · barramenta anel redes locais (LANs) X redes de longa distância (WANs) muitos meios físicos diferentes: fibra ótica, cabo coaxial, par trançado, rádio, satélite Para nós: topologia e meios sem importância

O que é uma Rede de Computadores? Uma infra-estructura de software/hardware : · justificativa original: acesso compartilhado a recursos computacionais (e. g. , computadores, arquivos, dados) · um meio de comunicação para usuários geograficamente distribuídos (p. ex. , correio, teleconferências) · um meio para a implementação de serviços/aplicações distribuídos · uma aldéia electrônica · uma infovia, infra-estructura nacional de informação · cyberespaço: ” ambiente consensual vivido diariamente por bilhões de operadores em no mundo inteiro, . . "

Comutação de pacotes · · Dados que entram na rede são divididos em fragmentos chamados "pacotes'' pacotes transitando a rede xompartilham recursos da rede (p. ex. . , ganda de enlaces, buffers) com outros pacotes u recursos usados sob demanda: compartilhamento estatístico

· · · demanda pode exceder os recursos disponíveis: p. ex. , pacotes de A e B chegam a R 1, destinados para C contenção para recursos: enfileiramento (espera), retardo, perdas

Redes comutadas por circuitos · Todos os recursos (p. ex. . Enlaces de comunicatção) necessários para a chamada são dedicados por toda sua duração u exemplo: rede de telefonia

· · · Demanda por recursos pode exceder o disponível A e B querem fazer chamadas a C contenção de recursos: bloqueio (sinal de ocupado)) desvantagens ? ? vantagens: ? ?

Compartilhamento estatístico? · · · economizar dinheiro! exemplo: enlace de 1 Mbit/sec; cada usuário requer 100 Kbits/sec quando transmite; cada usuário só transmite 10% do tempo. Comutação de circuitos: dar para cada conexão 100 Kbits/sec. Dá para sustentar 10 chamadas. Comutação de pacotes: com 35 chamadas, a probabilidade de 10 ou mais usuários ativos simultaneamente é menos que 0, 0004! Podemos sustentar mais usuários, com pequena probabilidade de` "contenção'’. Se usuários transmitem em ``rajadas'', então comutação de pacotes vantajosa (Baran, 1965)

Elementos de uma Rede · Enlaces de comunicação: · · · · ponto a ponto (p. ex. , de A para B) difusão (p. ex. , : rede local Ethernet) estação: computador rodando aplicações que usam a rede (p. ex. : H 1 roteador: computador (usualmente sem programas de aplicação) roteando pacotes da linha de entrada para de saída. (p/ex. , A->C) “gateway”: roteador ligado a 2+ redes (p. ex. A) rede: conjunto de nós (estações/roteadores/gateways) dentro de um único domínio administrativo internet: coleção de redes interligadas

Protocolos · · protocolo: regras usadas por elementos ativos da rede (aplicações, estações, roteadores) para se comunicar protocolos definem : · · formato/ordem de mensagens trocadas ações realizadas no recebimento da mensagem regras de comunicação usadas por duas ou mais entidades para prover um serviço, ou para realizar algo juntas protocolos na vida cotidiana:

Arquitectura em camadas · · · arquitetura de um sistema complexo simplificada usando modularidade. camada N depende dos serviços da camada N-1 para prover serviço à camada N+1 serviço da camada inferior não depende da sua implementação · · · esconder informação/complexidade mudança na camada N nõ afeta outras camadas interfaces definem como serviços são requisitados

Arquitectura em camadas · · Uma rede consiste de componentes de hw/sw geograficamente distribuídos uma visão de camadas distribuídas

Camadas e protocolos · · Entidades pares (p. ex. , processos) na camada N provêm serviços comunicando-se entre si (enviando "pacotes"), usando serviços de comunicação da camada N-1. comunicação lógica X física:

O modelos de referência da Internet e da ISO/OSI

Camadas de uma arquitectura de protocolos · camada de aplicação · communicação processo a processo · exemplos: WWW, email, teleconferências, recuperação de informação · camada de sockets (só na Internet) · · armazenamento (buffering) e entrega de dados nas pontas camada de apresentation (só na OSI) · · conversão de dados para um formato comum (p. ex. , ordem de bytes “little endian” X “big-endian”, números inteiros e de ponto flutuante). na Internet : conversão de dados é problema da aplicação

Camadas de uma arquitectura de protocolos (cont) · camada de sessão (só a OSI) · · · estabelecer sessão (p. ex. , autenticaçào), recuperação de falhas (conexão interrompida) uma camada “leve” camada de transporte · · serviço de transporte: entrega de dados fim a fim pode multiplexar diversos fluxos de camadas superiores casamento de velocidade entre remetente/receptor Internet: TCP e UDP

Camadas de uma arquitectura de protocolos (cont) · camada de rede · · nas estações terminais: despacha os pacotes nos roteadores: controla roteamento dos pacotes evitar gargalos, controlar congestionamento Internet: pacotes IP, BGP, RIP

Camadas de uma arquitectura de protocolos (cont) · camada de enlace de dados · · · comunicação ponto a ponto, sem erros, num único enlace protocolos LAN de múltiplo acesso casamento de velocidade entre remetente/receptor Ethernet, HDLC, PPP camada física: (eletrônica) · transmissão de bits (0/1) num fio

Inter-redes: a Internet · uma inter-rede: interconexão de muitas redes · · · uma rede de redes cada rede administrada separadamente a Internet: cada rede utiliza o mesmo software: os protocolos Internet

Pacotes de protocolo · · · pacote: unidade de dados trocada entre entidades de protocolo numa dada camada dados em uma camada encapsulados no pacote do camada inferior “envelope dentro de outro envelope”

Aspectos genéricos da camada · · · Controle de erros: tornar o “canal” mais confiável controle de fluxo: evitar “inundar” entidade par mais lenta fragmentação: divisão de blocos de dados em unidades menores; remontagem multiplexação: diversas sessões de nível mais alto compartilham única conexão de nível mais baixo estabelecer conexão: acordo com o par endereçamento/nomeação: localizar, gerir identificadores associados com entidades

Uso de camadas considerado Danoso ou Difícil · · Uso de camadas tem vantagens conceituais para a estrutura, porém. . . camada N pode duplicar functionalidade de nível inferior, p. ex. , recuperação de error a cada enlace, contra fim camadas differentes podem precisar da mesma informação (p. ex. , carimbo de relógio) camada N pode precisar de informação da camada N-2 (p. ex. , tamanhos dos pacotes de níveis inferiores)

Rede, sistema distribuído, processador paralelo? Sistema distribuído · preocupações e semântica de aplicações: siistema de arquivos distribuído, ações atômicas remotas · depende do serviço de comunicação da rede para implementar serviços de nível superior Multiprocessadores · processadores ligados por interconexão de alta velocidade · granularidade “mais fina” de comunicação do que a comunicação na rede · extensão de enlaces limitada a alguns metros · distinção rede/multiprocessador pode ser tênue: rede de estações com interconexão de alta velocidade

Uma Breve História das Redes 1830: telégrafo 1876: telefone (comutação de circuitos) anos 1960: comutação de pacotes (Baran, Davies) · Arpanet tem 4 nós anos 1970: · · empresas: DECnet, IBM SNA Arpanet tem 100 nós

Uma Breve História das Redes anos 1980: · · redes locais fim da década: 100 Mbps proliferação de redes de longa distância: CSNET, MILNET, NSFNET, ARPANET Internet alcança 100, 000 nós em 1989

Uma Breve História das Redes anos 1990: · · · Arpanet, NSFnet desativadas: governo deixa de prover serviço backbone crescimento explosivo: 10 milhões de estações em 1996 155 Mbps, 622 Mbps redes sem fio WWW impulsiona mania de Internet Tendências correntes: · · · continuação da expansão commercialização segurança

Sumário · · · comutação de pacotes X comutação de circuitos as peças da arquitetura de uma rede organização em camadas