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Fundamentos de Redes
e Sistemas DistribuídosAula 01 – Introdução
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Critérios de Avaliação
• M=(P1+P2+P3+T)/4
– P1: Prova escrita (valor 100) � data: 11/11/2015
– P2: Prova escrita (valor 100) � data: 09/10/2015
– P3: Prova escrita (valor 100) � data: 01/02/2016
– T: Trabalhos (valor 100) � datas: 26/10, 28/10, 04/11, 03/02, 08/02 e 10/02
• Média mínima para aprovação: 70
• Frequência mínima para aprovação: 75%
• EXAME: Os alunos que ficarem com frequência igual ou superior a 75% e
média maior ou igual a 40 e menor que 70 ficam para exame final (prova
escrita valendo 100)
• No exame final serão aprovados na disciplina os que obtiverem grau
numérico igual ou superior a 50 na média aritmética entre o grau do exame
final e a média do conjunto das avaliações realizadas
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Bibliografia Recomendada
• TANENBAUM, A. S., WETHERALL, D. J. Redesde Computadores. 6a ed. São Paulo: Pearson,
2013.
• COULOURIS, G., DOLLIMORE, J., KINDBERG, T.
Sistemas Distribuídos – Conceitos e Projeto.
5a. ed. São Paulo: Bookman, 2013.
Conteúdo
• Introdução:– Hardware de Rede– Software de Rede– Exemplos
• Modelos de Referência:– OSI– TCP/IP
• Camadas:– Camada de Aplicação– Camada de Transporte– Camada de Rede– Camada Física
• Sistemas Distribuídos:– Características– Modelos– Desafios– Coordenação Distribuída
• Segurança:– Questões Sociais
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Trabalho: Exemplos de Redes
Temas:• 26/10
– NFC (Rhayanne)
– TV a Cabo (João Martioro)
– Telefonia Móvel 3G/4G (Matheus)
• 28/10– Bluetooth (Taísa)
– Rede Pública de Telefonia Comutada (Wagner)
– WiFi 802.11 (Eli)
– Rede de Comunicação via Satélite Iridium/Globalstar/Teledesic (Neiva)
• 04/11– Internet (Sean)
– Ethernet (Kléber)
– ATM (Leonardo)
– Frame Relay (João Bosco)
• X.25
• BBS
Sugestões de conteúdo:• Origem e histórico
• Conceitos físicos e tecnologias utilizadas
• Arquitetura, protocolos e camadas
• Vantagens e desvantagens
• Perspectivas futuras
Revolução Industrial
• Cada um dos três séculos anteriores foi dominado por uma única tecnologia:– Século 18 - Grandes sistemas mecânicos
– Século 19 - Máquinas a vapor
– Século 20 - Aquisição, processamento e distribuição de informações
• Meios de comunicação: Redes de telefonia em escala mundial, rádio e TV, satélites de comunicação
• Informática
• Fusão Computadores + Comunicações � Redes de Computadores
Obs: Século 21 - Convergência
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Definição
• Rede de computadores: conjunto de computadores autônomos interconectados por uma única tecnologia
– Dois computadores estão interconectados quando podem trocar informações
– Tipos de conexões: fio de cobre; fibras ópticas, microondas, ondas de infravermelho e satélites de comunicações
PERGUNTAS: Internet é uma rede? WWW é uma rede?
Resposta
• Não.
– A Internet é uma rede de redes
– A Web é um Sistema Distribuído (SD) que funciona
na Internet
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SD x Rede de Computadores
• SD = conjunto de computadores independentes que, para os usuários, parece ser um único sistema coerente, por meio de uma camada de software intermediária (middleware) – Ex: WWW - nela tudo tem a aparência de um documento (uma página da Web)
• Rede de Computadores:– Esta coerência e este middleware estão ausentes
– Os usuários ficam expostos às máquinas reais, sem qualquer tentativa por parte do sistema de fazer as máquinas parecerem e atuarem de modo coerente
– Se as máquinas tiverem hardware diferente e SOs distintos, isso será totalmente visível para os usuários
– Se quiser executar um programa em uma máquina remota, o usuário terá de efetuar o login nessa máquina e executar o programa lá
• Na prática, um SD é um sistema de software instalado em uma rede!• É o software que determina a diferença entre uma rede e um SD, não o
hardware!• Apesar disso, há uma considerável sobreposição entre os dois assuntos:
– Ex: SDs e Redes precisam movimentar arquivos (a diferença está em quem é o responsável pela movimentação, o sistema ou o usuário)
Por que usar redes de computadores?
• Aplicações comerciais– Compartilhamento de recursos: tornar
todos os programas, equipamentos e dados ao alcance de todas as pessoas na rede, independentemente da localização física do recurso e do usuário
• Ex: impressora comum
– Compartilhamento de informações: servidores de dados mantidos em um local central por um administrador de sistemas e acessados por clientes
• Ex: modelo cliente-servidor
– Comunicação entre pessoas• Exemplos: e-mail, videoconferência, edição
compartilhada de documentos
– Negócios eletrônicos• Exemplos: SCM, E-commerce...
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Por que usar redes de computadores?
• Aplicações domésticas– Acesso a informações remotas
• Ex: Web, Internet Bank...
– Comunicação entre pessoas• Ex: Instant Messengers, Newsgroups, Redes Sociais,
Comunicação não hierárquica (P2P), VoIP...
– Entretenimento interativo• Ex: Jogos online, simuladores, E-learning, Vídeos On
Demand...
– Comércio eletrônico
– Usuários móveis
– Redes domésticas
Questões Sociais
• Privacidade
– Ex: cookies, espionagem governamental, hacking, spams
• Liberdade de Opinião (e alcance)
– Ex: aconselhamento médico, posts anônimos,
cyberbullying, haters
• Marco Civil da Internet
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Hardware de Rede
• Tecnologia de Transmissão
• Escala
Classificação de Redes
(por Tecnologia de Transmissão)
• Links de difusão: possuem apenas um canal de comunicação, compartilhado por todas as máquinas da rede.Um campo de endereço dentro do pacote especifica o destinatário pretendido. Quando uma máquina recebe o pacote, verifica o campo de endereço:
• Se o pacote se destinar à máquina receptora, ela o processará
• Se for destinado a alguma outra máquina, o pacote é ignorado
– Multicasting: admitem a transmissão para um subconjunto das máquinas
– Broadcasting: endereçamento de um pacote a todos os destinos, com a utilização de um código especial no campo de endereço
• Links ponto a ponto: conexões entre pares de máquinas individuais– Unicasting: um pacote nesse tipo de rede talvez tenha de visitar
máquinas intermediárias até chegar ao seu destino (problema do roteamento)
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Classificação de Redes
(por Escala)
Redes Pessoais (PAN)
• Redes destinadas a uma única pessoa
– Exemplos:
• car kit multimídia bluetooth
• teclado infrared
• aparelhos de audição
• marca-passos
• frequência cardíaca
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Redes Locais (LAN)
• Redes privadas contidas em um único edifício
com até alguns km de extensão
– Exemplos: escritórios, redes domésticas, LAN house...
– Tamanho restrito: o pior tempo de transmissão é
limitado e conhecido com antecedência. O
conhecimento desse limite permite a utilização de
determinados tipos de projetos que em outras
circunstâncias não seriam possíveis, além de
simplificar o gerenciamento da rede
– Diversas topologias: barramento, anel, estrela...
– Controle de colisão entre pacotes (ex: Token Ring)
Redes Metropolitanas (MAN)
• Abrangem uma cidade
• Exemplo: Rede de TV a cabo (oferece serviços
de Internet de mão dupla em partes não
utilizadas do espectro da TV a cabo)
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Redes Geograficamente Distribuídas (WAN)
• Abrange uma grande área geográfica (ex: país ou continente)
• Separa os aspectos da comunicação pura da rede (sub-rede) dos aspectos de aplicação (hosts)
• Pode operar por comutação de pacotes (roteamento) ou sistema de satélites
• Hosts: usuários conectados por uma sub-rede de comunicação operada por um provedor (empresa de telefonia ou provedor de Internet)
• Sub-rede: transporta mensagens de um host para outro usando:– Linhas de transmissão: transportam os bits entre as máquinas e podem
ser formadas por fios de cobre, fibra óptica, enlaces de rádio...
– Elementos de comutação (roteadores): computadores especializados que conectam três ou mais linhas de transmissão. Quando os dados chegam a uma linha de entrada, o elemento de comutação deve escolher uma linha de saída para encaminhá-los
Exemplo de WAN
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Software de Rede
• Hierarquia de Protocolos
• Questões de Projeto relacionadas às Camadas
• Orientação a Conexões
• Primitivas de Serviço
• Serviços x Protocolos
Hierarquia de Protocolos
• Objetivo: reduzir a complexidade do projeto de rede (organizando-a em uma pilha de camadas)
• Camada: “provedor” de serviços específicos a camadas superiores (mas mantendo encapsulados seu estado interno e detalhes de implementação)
• Protocolo: acordo (regras) para comunicação entre máquinas
• Arquitetura de Rede: conjunto de camadas e protocolos
• Pares (peer): entidades (processos, dispositivos de hw, seres humanos) que ocupam uma mesma camada em máquinas diferentes se comunicando por um protocolo
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Questões de Projeto• IDENTIFICAÇÃO DE TRANSMISSORES E RECEPTORES DE UMA MENSAGEM:
– Uma solução seria criar uma forma de endereçamento (ex: HEAD)
• CONTROLE DE ERROS:– O receptor deve ter algum meio para informar ao transmissor quais mensagens
foram recebidas corretamente e quais não foram (ex: ACK)
• TAMANHO DE MENSAGENS: – Muito grandes: mecanismos de desmontagem, transmissão e remontagem de
mensagens
– Muito pequenas (unidades de mensagem tão pequenas que o envio de cada uma separadamente se torna ineficiente): reunir várias mensagens com um destino comum em uma grande mensagem e desmembrá-la na outra extremidade
• ORDENAÇÃO DE PACOTES NO RECEPTOR:– Uma solução seria enumerá-los
• CONTROLE DE FLUXO:– O que fazer com os pacotes enumerados recebidos enquanto não chegam seus
predecessores?
– Como impedir que um transmissor envie uma quantidade excessiva de dados a um receptor mais lento?
– Limitar o transmissor a uma velocidade de transmissão pré-determinada?
Serviços
• Orientados a Conexões:
– Baseado no sistema telefônico
– estabelecer conexão � utilizá-la � liberá-la)
• Não Orientados a Conexões:
– Baseado no sistema postal
– Cada mensagem carrega seu endereço de destino
completo e é roteada em cada nó da rede de
modo independente das outras mensagens
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Primitivas de Serviço
• Um serviço é especificado formalmente por
um conjunto de primitivas (operações)
• Exemplo:
Serviços x Protocolos
• Serviço: conjunto de primitivas que cada camada (camada fornecedor do serviço) oferece à camada acima (camada usuário do serviço)– Um serviço gerencia o relacionamento entre duas
camadas diferentes
• Protocolo: conjunto de regras que controla o formato dos pacotes trocados em uma mesma camada por entidades pares diferentes (ex: cliente e servidor)– Um protocolo gerencia o relacionamento entre
máquinas diferentes referente a uma mesma camada