Redes de computadores:Redes de computadores: Introdução e Conceitos Introdução e Conceitos

Prof. Dr. Amine BERQIAProf. Dr. Amine BERQIA

bamine@ualg.pt bamine@ualg.pt

http://w3.ualg.pt/~bamine/http://w3.ualg.pt/~bamine/

Sumário Sumário

Breve História Breve História Definições Definições Classificação de redes por Tecnologia de Classificação de redes por Tecnologia de

Transmissão Transmissão Classificação de redes por Tamanho Classificação de redes por Tamanho Classificação de redes por Topologia Classificação de redes por Topologia Estrutura de Redes Estrutura de Redes

Breve HistóriaBreve História

1957 USSR lança Sputinik, EUA cria a Agência de Projectos de Pesquisa Avançada (ARPA) como uma resposta

1968Bolt Beranek and Newman, Inc. (BBN) ganhou o contracto Packet Switch para construir “Interface Message Processors” (IMPs) para a ARPANET

1969 1969

• ARPANET comissionou: 4 nodos, 50kbps, ARPANET comissionou: 4 nodos, 50kbps,

Breve História da Internet Breve História da Internet

Expansão inicial do ARPANET Expansão inicial do ARPANET

Dec. 1969 1971 de março 1970 de julho

Apr. 1972 Sep. 1972

Redes MúltiplasRedes Múltiplas

1974:1974: Desenho inicial do TCP para conectar múltiplas Desenho inicial do TCP para conectar múltiplas redesredes

1981:1981: BITNET (Because It’s Time NETwork) entre BITNET (Because It’s Time NETwork) entre CUNY e YaleCUNY e Yale

1986:1986: NSF constroi NSFNET como backbone, inter-liga NSF constroi NSFNET como backbone, inter-liga 6 centros de Super computadores, 56 kbps; isto permitiu 6 centros de Super computadores, 56 kbps; isto permitiu uma explosão de ligações, especialmente para uma explosão de ligações, especialmente para universidadesuniversidades

1987:1987: 10,000 hosts 10,000 hosts 1988:1988: NSFNET backbone actualiza para 1.5Mbps NSFNET backbone actualiza para 1.5Mbps 1989:1989: 100,000 hosts 100,000 hosts

Definições Definições

Redes de Computadores : [Tanenbaum] uma colecção Redes de Computadores : [Tanenbaum] uma colecção de"computadores autónomos” inter conectados." de"computadores autónomos” inter conectados."

Sistema distribuído: a existência de múltiplos Sistema distribuído: a existência de múltiplos computadores autónomos é transparente. computadores autónomos é transparente.

Classificação de redes por Classificação de redes por Tecnologia de Transmissão Tecnologia de Transmissão

difusão (broadcast): um único canal de difusão (broadcast): um único canal de comunicação compartilhado por todas as comunicação compartilhado por todas as máquinas (endereços) na rede.máquinas (endereços) na rede.

multicast:: comunicações para um grupo multicast:: comunicações para um grupo especificado. especificado.

ponto a ponto: conexões feitas por ligações ponto a ponto: conexões feitas por ligações entre pares de nós. entre pares de nós.

Classificação de redes por Classificação de redes por Tamanho(1) Tamanho(1)

LANs {LANs {Local Area NetworksLocal Area Networks} } Difundem tipicamente fisicamente ao nível Difundem tipicamente fisicamente ao nível

MAC MAC (e.g., Ethernet, Token Ring)(e.g., Ethernet, Token Ring).. MANs {MANs {Metropolitan Area NetworksMetropolitan Area Networks} }

Redes de campus que ligam LANs logicamente Redes de campus que ligam LANs logicamente ou fisicamente.ou fisicamente.

têm frequentemente uma coluna vertebral - têm frequentemente uma coluna vertebral - “backbone” “backbone” (e.g., FDDI and ATM)(e.g., FDDI and ATM)

Ethernet bus Ethernet hub

transceivers

Copyright ©2000 The McGraw Hill Companies

LANsLANs

hub

Rede nacional consiste em subredes regionais ,, .

Rede metropolitana A faz parte de subrede regional..

A

Figure 1.8

Copyright ©2000 The McGraw Hill Companies

Leon-Garcia & Widjaja: Communication Networks

MANsMANs

Rede metropolitana A consiste em subredes de acesso A, ,, .

A

1*

a

c

b

d

2

34

WANs WANs

WANs {WANs {Wide Area NetworksWide Area Networks} } ARPANET ARPANET Internet Internet normalmente hierárquica com uma coluna normalmente hierárquica com uma coluna

vertebral. vertebral. Rede Enterprise, Sistemas Autónomos Rede Enterprise, Sistemas Autónomos VPNs (Redes Privadas Virtuais). VPNs (Redes Privadas Virtuais).

Classificação de redes por Classificação de redes por Topologia(1) Topologia(1)

fluxo de dados

Repitidor Fluxo Bidirectional assume

cabo bandbase

Topologia em barramento

Classificação de redes por Classificação de redes por Topologia(2) Topologia(2)

Repetidor

Repetidor

Topologia em anel

Nota - um anel implica fluxo de unidireccional

Classificação de redes por Classificação de redes por Topologia(3) Topologia(3)

Topologia em Estrela

Repetidor ou

comutador

Estruturas de redeEstruturas de rede

extremidade de rede: extremidade de rede: aplicações aplicações anfitriões anfitriões

Núcleo da rede:Núcleo da rede: routers routers rede de redes rede de redes

Redes de acesso, meio físico:Redes de acesso, meio físico: ligações de comunicação ligações de comunicação

A extremidade de redeA extremidade de rede

sistemas terminais (os anfitriões):sistemas terminais (os anfitriões):correm programas aplicaçionaiscorrem programas aplicaçionais

por exemplo, WWW, e-mail, na extremidade da por exemplo, WWW, e-mail, na extremidade da rederede

modelomodelocliente/servidor cliente/servidor cliente anfitrião faz pedido, recebe serviço de cliente anfitrião faz pedido, recebe serviço de

servidorservidor

por exemplo, cliente de WWW (browser) / servidor; por exemplo, cliente de WWW (browser) / servidor; servidor/cliente emailservidor/cliente email

modelo de ponto a ponto: modelo de ponto a ponto: interacção de anfitriões simétricainteracção de anfitriões simétrica

por exemplo: teleconferênciapor exemplo: teleconferência

O núcleo da RedeO núcleo da Rede

malha de “routers” interconectados malha de “routers” interconectados a pergunta fundamental: como são a pergunta fundamental: como são

transferidos dados pela rede?transferidos dados pela rede? Comutação de circuito: circuito Comutação de circuito: circuito

dedicado por chamada: rede de dedicado por chamada: rede de telefone telefone

Comutação de pacotes: dados Comutação de pacotes: dados enviados pela rede em blocosenviados pela rede em blocos

Núcleo da Rede: Comutação Núcleo da Rede: Comutação de Circuitosde Circuitos

Recursos de fim-fim Recursos de fim-fim reservados para a reservados para a chamada chamada

largura da banda, largura da banda, capacidade do capacidade do comutador, comutador,

recursos dedicados: recursos dedicados: não há partilha não há partilha

desempenho tipo desempenho tipo circuito (garantido) circuito (garantido)

Requer Requer estabelecimento de estabelecimento de chamadachamada

Núcleo da Rede: Comutação de Pacotes(1)

fluxo de dados fim-a-fluxo de dados fim-a-fim dividido em fim dividido em pacotes pacotes

Utilizador A, B pacotes Utilizador A, B pacotes compartilham recursos compartilham recursos da rede da rede

cada pacote usa largura cada pacote usa largura da banda total da da banda total da ligação ligação

recursos utilizados recursos utilizados conforme preciso conforme preciso

contenção de recursos: contenção de recursos: conjunto de recursos exigidos conjunto de recursos exigidos

pode exceder quantia pode exceder quantia disponível disponível

congestão: fila de pacotes, congestão: fila de pacotes, espera para util. da ligação, espera para util. da ligação,

““store and forward”: pacotes store and forward”: pacotes movem um salto de cada vez movem um salto de cada vez transmite na ligação transmite na ligação espera a próxima ligaçãoespera a próxima ligação

Núcleo da Rede: Comutação Núcleo da Rede: Comutação de Pacotes(2)de Pacotes(2)

A

B

C10 MbsEthernet

1.5 Mbs

45 Mbs

Multiplexação estatística

fila de pacotesespera ligação de saída

D E

Comutação de Pacotes versus Comutação de Pacotes versus Comutação de CircuitosComutação de Circuitos

ligação a 1 Mbit ligação a 1 Mbit cada utilizador: cada utilizador:

100Kbps quando 100Kbps quando activo activo

activo 10% de activo 10% de tempo tempo

Comutação de Comutação de circuitos: circuitos: 10 usuários 10 usuários

Comutação de pacotes: Comutação de pacotes: com 35 usuários, com 35 usuários,

probabilidade > 10 probabilidade > 10 activo menos activo menos que .004 que .004

Comutação de pacotes permite mais utilizadores Comutação de pacotes permite mais utilizadores usarem a rede !usarem a rede !

N users

1 Mbps link