Redes de Computadores 2 - Conceitos Básicos de Redes –

Redes de Computadores 2

- Conceitos Básicos de Redes –

Paulo Roberto Freire [email protected]

Redes de Computadores 2 (baseado nos slides do Kurose)

Objetivo

introdução aos elementos básicos de uma rede extremidade e núcleo protocolos

serviços de redes orientada a conexão sem-conexão


Elementos da Internet

dispositivos de computação hosts PDAs, microondas (executando aplicações em

rede)

links de comunicação fibras ópticas, cabos rádio, satélite

roteadores responsáveis por “guiar” dados através da rede


Elementos da Internet (cont.)

provedor deinternet (ISP)

Rede 1

provedorde backbone

roteador pc servidor estação móvel

par trançado

fibra óptica

microondas

ERBsMóvel



protocolos “conjunto de regras”

HTTP, DNS TCP, IP, ICMP, ARP, etc

Internet “rede das redes” Internet X internet



definições de “padrões” na Internet

RFC – Request for Comments

IETF – Internet Engineering Task Force

W3C – World Wide Web Consortium

IANA - Internet Assigned Numbers Authority


Modelo Conceitual da Internet

coleção de serviços www e-mail execução remota ftp, etc

tipos de serviços fornecidos orientado à conexão (e.g., serviço

telefônico,TCP) “connectionless” (e.g., correio,UDP)


Protocolos

protocolos de humanos exemplos

conversações em telefones

conversas com outras pessoas

solicitação de serviços em autarquias

“idéia básica” envio de mensagens ações quando a

mensagem é recebida

protocolos de redes máquinas envolvidas regras para

comunicação entre máquinas

governam as comunicações na Internet

“idéia básica” formato da

mensagem sequenciamento das

mensagens ações


Protocolos (cont.)

“oi”

“oi”

“qual o seu nome?”

“Napoleão”

req.

conexão TCP

conexão TCP

rep.get http://www.cin.ufpe.br/index.html

página

Tem

po


Detalhes da Extremidade da Rede

elementos da

extremidade da rede

aplicações

hosts

elementos centrais da

rede

roteadores

redes de redes

links de comunicação


hosts local onde as aplicações

executam http, e-mail

modelo cliente/servidor clientes requisitam serviços

fornecidos por servidores browser(cliente), servidor http originário do UNIX os protocolos de comunicação

adotam este modelo

modelo peer-peer interação simétrica teleconferências

Detalhes da Extremidade da Rede (cont.)


serviço orientado a conexão transferência de dados estabelece inicialmente uma conexão TCP (Transport Control Protocol)

transferência de dados confiável fluxo de controle controle de congestionamento informações ordenadas http, ftp, telnet

Detalhes da Extremidade da Rede (cont.)


Detalhes do Núcleo da Rede

coleção de switches

(roteadores)

serviços de transferência

comutação por circuito

circuito dedicado

sistema telefônico

comutação por pacotes

dados enviados em

“etapas”


Detalhes do Núcleo da Rede (cont.)

Comutação por Circuito reserva fim-a-fim de

recursos (banda nos links)

para a transferência

recursos dedicados (não há

compartilhamento)

desempenho garantido

há uma negociação antes do

estabelecimento do circuito



Comutação por circuito (cont.)

recursos (e.g., largura de

banda) divididos em partes partes alocadas para a

chamada

desperdício se o recurso não

for usado

tipos de divisão da largura de

banda

multiplexação na

freqüência (FDM)

multiplexação no tempo

(TDM)

Sinal 1

0 100 HzSinal 2

0 100 HzSinal 3

0 100 HzSinal 1

0 100 Hz

Sinal 2 Sinal 3

200 300

FDM

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

slot

frame

TDM



Comutação por pacote

dados dividos em pacotes

pacotes de conexões distintas compartilham recursos

(não há alocação dedicada)

cada pacote usa toda a largura de banda (a largura

de banda não é dividida em partes)

recursos são usados a medida que são necessários

(não há reserva de recursos)




recursos agregados podem exceder o limite

congestão

filas de pacotes

“armazena e envia” (store and forward)

pacotes são enviados por “etapas”




A

B

C10 MbsEthernet

1.5 Mbs

45 Mbs

D E

filas de pacotesesperando links

de saída



Comutação por pacote X Comutação por circuitos

comutação por pacotes é adequada para tráfegos em

rajada

comutação por circuito provoca congestionamento

(perda e atraso)

comutação por circuito é adequada em aplicações de

áudio/vídeo


Redes de Acesso

Redes de

Comunicação

Redes de Comunicação

PSTN (Public Switched Telephone Network)

LAN (Local Area Network)

PSDN (Public Switched Data Network)

ISDN (Integrated Services Digital Network)

Redes de Comunicação

PSTN (Public Switched Telephone Network)

LAN (Local Area Network)

PSDN (Public Switched Data Network)

ISDN (Integrated Services Digital Network)


Redes de Acesso

conexão com roteadores

Acesso residencial a um

provedor (PSTN)Acesso residencial a um

provedor (PSTN)

Acesso institucional (LAN)Acesso institucional (LAN)

Acesso a uma

rede sem-fioAcesso a uma

rede sem-fio


Redes de Acesso

Acesso Residencial

Modem

conexões de 56kbps

ISDN (Integrated Service Digital Network)

RDSI – Rede Digital Serviços Integrados

conexões de 128Kbps

ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line)

1 Mbps (casa-roteador)

8 Mbps (roteador-casa)

Acesso Residencial

Modem

conexões de 56kbps

ISDN (Integrated Service Digital Network)

RDSI – Rede Digital Serviços Integrados

conexões de 128Kbps

ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line)

1 Mbps (casa-roteador)

8 Mbps (roteador-casa)


Redes de Acesso

acesso residencial (cont.)

Modem

EstaçãoFinal

EstaçãoInterurbana

EstaçãoFinal

Modem

PSTN

CODEC


Redes de Acesso

Acesso Institucional

universidades, empresas

acesso a uma rede local (LAN)

padrão ethernet (10Mbps,100Mbps)

Acesso Institucional

universidades, empresas

acesso a uma rede local (LAN)

padrão ethernet (10Mbps,100Mbps)


Redes de Acesso

Acesso com Redes Sem-

Fio

LANs sem-fio

cabos trocados por rádio

Acesso com Redes Sem-

Fio

LANs sem-fio

cabos trocados por rádio

ERB

EM


Redes de Comutação por Pacotes

Roteamento

De:Para:

Objetivo: Mover pacotes da origem para

o destinoObjetivo: Mover pacotes da origem para

o destino

12 1212 12

12


Redes de Comutação por Pacotes

Roteamento (cont.)

Rede Datagrama

o endereço de destino decide o próximo hop

as rotas podem mudar durante a sessão

Rede Datagrama

o endereço de destino decide o próximo hop

as rotas podem mudar durante a sessão

De:Para:

12 1

2

1

2

1 2

1 22

hop

2


Redes de Comutação de Pacotes

Roteamento (cont.)

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

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

De:Para:

12 12

1212

12 1212


Roteamento

atrasos nos hops (roteadores)

A

B

1

atraso no processamento no hop1

2

atraso no enfileramento2

3

atraso na transmissão3

4

atraso na propagação4


Roteamento


A

B

verificação de erros determinação da saída


Roteamento


Atraso na transmissão

R / largura de banda do link (bps)

L / comprimento do pacote

tempo para envio do bits

através do link = L / R

Atraso na transmissão

R / largura de banda do link (bps)

L / comprimento do pacote

tempo para envio do bits

através do link = L / R

Atraso na propagação

d = comprimento do link

s = velocidade de propagação no meio

atraso = d / s

Atraso na propagação

d = comprimento do link

s = velocidade de propagação no meio

atraso = d / s


Estruturação de Redes

roteador

hosts

links

protocolos hardware, software

aplicações

Redes são complexas e precisam ser organizadas

de alguma forma!!!


Estruturação do correio

encomenda

agência

central de distribuição

aeroporto

transporte aéreo

encomenda

agência

central dedistribuição

aeroporto

transporte aéreo

transporte aéreo


Estruturação do correio (camadas)

usuário(encomenda)

agência


aeroporto

transporte aéreo

usuário

agência

central dedistribuição

aeroporto

transporte aéreotransporte aéreo

Visão de Camadas

cada camada implementa

um serviço

cada camada se utiliza dos

serviços da camada de baixo

Visão de Camadas

cada camada implementa

um serviço

cada camada se utiliza dos

serviços da camada de baixo


Estruturação do correio (serviços)

usuário-para-usuário

agência - agência

central-central

aeroporto-aeroporto

avião


Estruturação do correio (distribuição)

usuário

agência


aeroporto

transporte aéreo

usuário

agência


aeroporto

transporte aéreo

Em

isso

r

Dest

inatá

rio

Conexão 1 Conexão 1


Estruturação das Redes

software de redes são complexos software de rede organizado em camadas cada camada construída sobre outra camada a complexidade das camadas inferiores são

escondidas das 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


Organização em Camadas

protocolo da camada 4




Meio Físico

Camada 5

interface 5/4

Camada 4

interface 4/3

Camada 3

interface 3/2

Camada 2

interface 2/1

Host 1

Camada 5

interface 5/4

Camada 4

interface 4/3

Camada 3interface 3/2

Camada 2interface 2/1

Host 2Pares


Organização em Camadas





Meio Físico

Camada 5

Camada 4

Camada 3

Camada 2

Host 1

Camada 5

Camada 4

Camada 3

Camada 2

Host 2Pilha de Protocolos


Modelo de Referência OSI

Meio Físico

enlace

rede

transporte

sessão

apresentação

aplicação

enlace

rede

transporte

sessão

apresentação

aplicação

enlace

rede


Modelo de Referência OSI

útil como modelo 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


Pilha de protocolos da Internet

enlace

rede

transporte

aplicação

físico

aplicaçãosuporte a aplicações de rede

transportetransferência de dados fim-a-fim

rederoteamento de pacotes

enlacetransferência de dados entre vizinhos

físicotransferência de bits

aplicaçãosuporte a aplicações de rede

transportetransferência de dados fim-a-fim

rederoteamento de pacotes

enlacetransferência de dados entre vizinhos

físicotransferência de bits


Pilha de protocolos da Internet

Camada de Abstração do Hardware

Interface de rede

ARP PPP

IP

UDP TCP ICMP

Interface de Sockets

Drivers

FTP

TELNET

DNS

HTTP

SMTP

SNMP

Aplicaçãodo Usuário


Comunicação Lógica

aplicaçãotransporte

redeenlacefísico


redeenlacefísico


redeenlacefísico


redeenalcefísico

redeenlacefísico


Comunicação Lógica


redeenlacefísico

aplciaçãotransporte

redeenlacefísico aplicação

transporterede

enlacefísico

aplciaçãotransporte

redeenlacefísico

redeenlacefísico

dado

dado

dado

transporte

transporte

ack


Comunicação Física


redeenlacefísica


redeenlacefísica


redeenlacefísica


redeenlacefísico

redeenlacefísica

dado

dado


Fluxo de Informações nas Camadas





M1H4 M2H3 H3

M

MH4

M1H4H3 M2H3T2H2 H2 T2

5

4

3

2

M1H4 M2H3 H3

M

MH4

M1H4H3 M2H3T2H2 H2 T2


Fluxo de Informações nas Camadas

Camada

Física

PILHA

DE

PROTOCOLOS

Aplicação

PILHA

DE

PROTOCOLOS

Aplicação

10101 10101

10101010101010111000010101110101111110000000010001010

10101 10101

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