Redes de Computadores 2 Conceitos Bsicos de Redes

Redes de Computadores 2 - Conceitos Básicos de Redes – Paulo Roberto Freire Cunha prfc@cin. ufpe. br

Objetivo n n introdução aos elementos básicos de uma rede n extremidade e núcleo n protocolos serviços de redes n orientada a conexão n sem-conexão Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Elementos da Internet n n n dispositivos de computação n hosts n PDAs, microondas (executando aplicações em rede) links de comunicação n fibras ópticas, cabos n rádio, satélite roteadores n responsáveis por “guiar” dados através da rede Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Elementos da Internet (cont. ) roteador pc par trançado servidor estação móvel provedor de backbone microondas provedor de internet (ISP) fibra óptica Rede 1 Móvel ERBs Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Elementos da Internet (cont. ) n protocolos n “conjunto de regras” n n n HTTP, DNS TCP, ICMP, ARP, etc Internet n n “rede das redes” Internet X internet Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Elementos da Internet (cont. ) n definições de “padrões” na Internet n RFC – Request for Comments n IETF – Internet Engineering Task Force n W 3 C – World Wide Web Consortium n IANA - Internet Assigned Numbers Authority Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Modelo Conceitual da Internet n n coleção de serviços n www n e-mail n execução remota n ftp, etc tipos de serviços fornecidos n orientado à conexão (e. g. , serviço telefônico, TCP) n “connectionless” (e. g. , correio, UDP) Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Protocolos n protocolos de humanos n exemplos n n n protocolos de redes n conversações em telefones n conversas com outras pessoas n solicitação de serviços em autarquias “idéia básica” n n envio de mensagens ações quando a mensagem é recebida n máquinas envolvidas regras para comunicação entre máquinas governam as comunicações na Internet “idéia básica” n n n formato da mensagem sequenciamento das mensagens ações Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Protocolos (cont. ) “oi” cone xão req. TCP CP “qua Tempo “oi” los “Na pol ” eão eu n o me? ão T x e n co get http . rep : //w ww. c ” in. uf pe. b ina pág Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose) r/in dex . htm l

Detalhes da Extremidade da Rede n elementos da extremidade da rede n n aplicações hosts elementos centrais da rede n roteadores n redes de redes links de comunicação Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Detalhes da Extremidade da Rede (cont. ) n hosts n local onde as aplicações executam n n modelo cliente/servidor n clientes requisitam serviços fornecidos por servidores n browser(cliente), servidor http n originário do UNIX n n http, e-mail os protocolos de comunicação adotam este modelo peer-peer n n interação simétrica teleconferências Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Detalhes da Extremidade da Rede (cont. ) n serviço orientado a conexão n transferência de dados n estabelece inicialmente uma conexão n TCP (Transport Control Protocol) n transferência de dados confiável n fluxo de controle n controle de congestionamento n informações ordenadas n http, ftp, telnet Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Detalhes do Núcleo da Rede n coleção de switches (roteadores) n serviços de transferência n n comutação por circuito n circuito dedicado n sistema telefônico comutação por pacotes n dados enviados em “etapas” Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Detalhes do Núcleo da Rede (cont. ) n Comutação por Circuito n reserva fim-a-fim de recursos (banda nos links) para a transferência n recursos dedicados (não há compartilhamento) n desempenho garantido n há uma negociação antes do estabelecimento do circuito Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Detalhes do Núcleo da Rede (cont. ) n Comutação por circuito (cont. ) n recursos (e. g. , largura de banda) divididos em partes n n partes alocadas para a chamada Sinal 1 0 0 Sinal 3 0 multiplexação na freqüência (FDM) n Hz 100 Sinal 1 tipos de divisão da largura de n Hz 100 0 banda Hz 100 Sinal 2 desperdício se o recurso não for usado n FDM Sinal 2 100 Sinal 3 200 TDM slot 1 2 3 4 1 2 multiplexação no tempo (TDM) Hz 300 frame Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose) 3 4 1 2 3 4

Detalhes do Núcleo da Rede (cont. ) n Comutação por pacote n dados dividos em pacotes n pacotes de conexões distintas compartilham recursos (não há alocação dedicada) n cada pacote usa toda a largura de banda (a largura de banda não é dividida em partes) n recursos são usados a medida que são necessários (não há reserva de recursos) Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Detalhes do Núcleo da Rede (cont. ) n Comutação por pacote n recursos agregados podem exceder o limite n congestão n n filas de pacotes “armazena e envia” (store and forward) n pacotes são enviados por “etapas” Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Detalhes do Núcleo da Rede (cont. ) n Comutação por pacote 10 Mbs Ethernet A C 1. 5 Mbs B 45 Mbs filas de pacotes esperando links de saída D E Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Detalhes do Núcleo da Rede (cont. ) n Comutação por pacote X Comutação por circuitos n comutação por pacotes é adequada para tráfegos em rajada n comutação por circuito provoca congestionamento (perda e atraso) n comutação por circuito é adequada em aplicações de áudio/vídeo Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Redes de Acesso Redes de Comunicação §PSTN (Public Switched Telephone Network) §LAN (Local Area Network) §PSDN (Public Switched Data Network) §ISDN (Integrated Services Digital Network) Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Redes de Acesso n conexão com roteadores Acesso institucional (LAN) Acesso residencial a um provedor (PSTN) Acesso a uma rede sem-fio Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Redes de Acesso Residencial Modem §conexões de 56 kbps ISDN (Integrated Service Digital Network) §RDSI – Rede Digital Serviços Integrados §conexões de 128 Kbps ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line) § 1 Mbps (casa-roteador) § 8 Mbps (roteador-casa) Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Redes de Acesso n acesso residencial (cont. ) CODEC PSTN Estação Interurbana Modem Estação Final Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Redes de Acesso Institucional §universidades, empresas §acesso a uma rede local (LAN) §padrão ethernet (10 Mbps, 100 Mbps) Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Redes de Acesso com Redes Sem-Fio §LANs sem-fio ERB §cabos trocados por rádio EM Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Redes de Comutação por Pacotes n Roteamento Objetivo: Mover pacotes da origem para o destino De: Para: 2 1 2 1 2 Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose) 1

Redes de Comutação por Pacotes n Roteamento (cont. ) hop De: Para: 2 1 1 2 2 2 Rede Datagrama §o endereço de destino decide o próximo hop §as rotas podem mudar durante a sessão Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose) 1 2

Redes de Comutação de Pacotes n Roteamento (cont. ) De: Para: 2 1 2 1 2 1 Rede Circuito Virtual §cada pacote carrega uma indicação do próximo hop (circuito virtual ID) §caminho fixo (definido no início da conexão) §os roteadores mantém o estado da conexão Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Roteamento n atrasos nos hops (roteadores) A 1 2 3 4 B 1 atraso no processamento no hop 2 atraso no enfileramento 3 atraso na transmissão 4 atraso na propagação Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Roteamento n atrasos nos hops (roteadores) § verificação de erros § determinação da saída A B Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Roteamento n atrasos nos hops (roteadores) Atraso na transmissão § R / largura de banda do link (bps) §L / comprimento do pacote §tempo para envio do bits Atraso na propagação § d = comprimento do link § s = velocidade de propagação no meio §atraso = d / s através do link = L / R Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Estruturação de Redes hosts links protocolos aplicações roteador hardware, software Redes são complexas e precisam ser organizadas de alguma forma!!! Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Estruturação do correio encomenda agência central de distribuição aeroporto transporte aéreo Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Estruturação do correio (camadas) usuário(encomenda) usuário agência central de distribuição aeroporto transporte aéreo Visão de Camadas §cada camada implementa um serviço §cada camada se utiliza dos serviços da camada de baixo Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Estruturação do correio (serviços) usuário-para-usuário agência - agência central-central aeroporto-aeroporto avião Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

usuário agência central de distribuição aeroporto transporte aéreo Conexão 1 Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose) Destinatário Emissor Estruturação do correio (distribuição)

Estruturação das Redes n software de redes são complexos n software de rede organizado em camadas n cada camada construída sobre outra camada n n n a complexidade das camadas inferiores são escondidas camadas superiores a camada n do host 1 conversa com a camada n do host 2 as regras para a conversação são definidas pelos protocolos da camada n Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Organização em Camadas Host 1 Camada 5 Pares protocolo da camada 4 Host 2 Camada 5 interface 5/4 Camada 4 interface 4/3 Camada 3 interface 3/2 Camada 2 protocolo da camada 3 Camada 4 interface 4/3 protocolo da camada 2 protocolo da camada 1 Camada 3 Camada 2 interface 2/1 Meio Físico Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose) interface 3/2 interface 2/1

Organização em Camadas Host 1 Camada 5 Camada 4 Camada 3 Camada 2 Pilha de Protocolos protocolo da camada 4 protocolo da camada 3 protocolo da camada 2 protocolo da camada 1 Host 2 Camada 5 Camada 4 Camada 3 Camada 2 Meio Físico Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Modelo de Referência OSI aplicação apresentação sessão transporte rede enlace Meio Físico Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Modelo de Referência OSI n útil como modelo n n n serviços, protocolos, interface muitas repetições nas camadas muito overhead nas camadas algumas camadas muito simples e outras muito complexas o TCP/IP tem sido “de facto” adotado Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Pilha de protocolos da Internet aplicação transporte rede aplicação §suporte a aplicações de rede transporte §transferência de dados fim-a-fim rede §roteamento de pacotes enlace §transferência de dados entre vizinhos físico §transferência de bits Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Pilha de protocolos da Internet Aplicação do Usuário F T P T E L N E T D N S H T T P S M T P S N M P Interface de Sockets UDP TCP ICMP IP ARP PPP Interface de rede Camada de Abstração do Hardware Drivers Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Comunicação Lógica aplicação transporte rede enlace físico aplicação transporte rede enalce físico Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Comunicação Lógica dado aplicação transporte rede enlace físico aplciação transporte rede enlace físico ack dado rede enlace físico aplicação transporte rede enlace físico dado aplciação transporte rede enlace físico Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Comunicação Física dado aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física dado aplicação transporte rede enlace físico Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Fluxo de Informações nas Camadas 5 4 3 2 protocolo da camada 5 M H 4 H 3 H 4 H 2 H 3 H 4 M 1 T 2 M protocolo da camada 4 M M 2 H 3 H 2 H 3 M 2 T 2 protocolo da camada 3 protocolo da camada 2 H 4 H 3 H 4 H 2 H 3 H 4 Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose) M 1 T 2 M H 3 H 2 H 3 M 2 T 2

Fluxo de Informações nas Camadas Aplicação PILHA DE DE PROTOCOLOS 10101 Camada 1010101011100001010111111000010001010 Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose) Física