Post on 17-Dec-2018
Redes de Computadorescarlos.rocha@ifrn.edu.br
Redes de ComputadoresVisão Geral
Carlos Gustavo A. da Rocha
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Visão Geral
• O que é a Internet• O que é um protocolo?• Bordas da rede• Núcleo da rede (backbone)• Meios físicos• Camadas, modelos de serviços• Backbones
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A Internet
● Milhões de elementos interligados● pc’s, notebooks, servidores,
equipamentos
● Executando aplicações distribuídas
● Enlaces de comunicação
● fibra, cobre, rádio, satélite
● Enviando e recebendo pacotes de dados através da rede
ISP local
redecorporativa
ISP regional
roteador estaçãoservidor
móvel
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A Internet
ISP local
redecorporativa
ISP regional
roteador estaçãoservidor
móvel• Protocolos: controlam o envio e a recepção destes pacotes
● ex: TCP, IP, HTTP, FTP, PPP
● Fracamente hierárquica
● Fortemente padronizada● IETF (RFCs), ISO, IEEE, ITU
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A Internet
• Serviços da Internet
– Utilizam a infraestrutura de comunicação
– É a única parte da rede “visível” aos usuários
• www
• ...
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Protocolos
Um protocolo é um conjunto de regras semânticas e sintáticas que devem ser
seguidas para possibilitar a comunicação de duas entidades (pessoas, computadores etc)
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Protocolos
Protocolos humanos:● “Que horas são?”● “Onde você trabalha?”● “Qual o seu nome?”
… especifica msgs enviadas
… determina ações tomadas quando msgs são recebidas
Protocolos de rede:• Máquinas ao invés de
humanos
• Toda a comunicação na Internet é governada por protocolos
Protocolos definem o formato e ordem das mensagens enviadas e
recebidas e ações a serem tomadas no envio e recepção das mesmas
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Protocolos
Um protocolo humano e um protocolo de rede de computadores
Alô
AlôQue horas são?
15:00
tempo
Conexão Aberta
Pedido deConexão
GET http://www.ifrn.edu.br
Arquivo contendoO site
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A estrutura da Internet
• Borda da rede: ● Aplicações ● Clientes● Servidores
• Núcleo da rede: ● Roteadores
• Acesso, meios físicos: ● Enlaces de comunicação
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Bordas da rede
• sistemas finais (hosts):● Executam aplicativos● Localizam-se nas
extremidades da rede
• modelo cliente/servidor● O cliente toma a iniciativa
enviando pedidos que são respondidos por servidores
• modelo peer-to-peer (P2P):● Prevê simetria de comunicação
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Bordas da rede
Serviço com conexão
● Quando se deseja confiabilidade
● Protocolo TCP
● www, e-mail, etc
Serviços sem conexão
● Quando confiabilidade não é essencial
● Protocolo UDP
● Videoconferência, VoIP, etc
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Núcleo da rede
● Uma malha de roteadores interconectados
● Basicamnete, encaminham os pacotes até o seu destino
● Como os dados são transferidos através da rede?
● Comutação de circuitos?
● Ou comutação de pacotes?
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Núcleo da Rede
● Comutação por circuitos
● Recursos dedicados: não há compartilhamento
● Exige estabelecimento de conexão
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Núcleo da Rede
● Comutação por pacotes
● Cada fluxo de dados é dividido em pacotes
● Os recursos da rede são compartilhados em bases estatísticas
● Recursos são usados na medida do necessário
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Núcleo da Rede
● Link de 1 Mbps● Cada usuário:
● 100Kbps quando “ativo”● Ativo 10% do tempo
● Comutação de circuitos● 10 usuários
● Comutação de pacotes● Com 100 usuários, a
probabilidade de > 10 ativos ao mesmo tempo é baixa
Comutação de pacotes permite que mais usuários usem a mesma rede
N usuários
Enlace de 1 Mbit/s
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Redes de acesso
● Como conectar os sistemas finais aos roteadores de borda?
– Redes de acesso residencial
– Redes de acesso institucionais (escolas, bancos, empresas)
– Redes de acesso móvel
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Acesso residencial
● Modem discado (quase histórico)
● Até 56Kbps (ao menos em tese)
● ADSL (Velox), HFC (Cabo), GPON (GVT)
● Algumas dezenas de Mbps para cada cliente
● Geralmente é comercializado em taxas mais baixas (no Brasil)
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Acesso Institucional: LANs
• Empresas, Instituições de ensino, …
• Ethernet– Cabo compartilhado ou
dedicado conecta sistemas finais e o roteador
– 10 Mbs, 100Mbps, 1000Mbps
• Residências em breve
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Acesso Wireless
• Wireless LANs:– Utiliza ondas de rádio– padrão IEEE 802.11
• Wide-area wireless access– UMTS/HSPA: Acesso
wireless via telefonia celular
Ponto deacesso
clientes
Roteador
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Redes Residenciais
Componentes típicos de uma rede residencial: • ADSL ou cable modem• Roteador/firewall• Ethernet
• Acesso wireless
acessowireless
notebooks
roteador/firewall
cablemodem
cabo
Ethernet
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Meios Físicos
● Meios guiados
● Os sinais se propagam em meios sólidos com caminho fixo● Cobre, fibra óptica
● Meios não guiados
● propagação livre● rádio
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Meios Físicos
Cabo de par trançado (TP)● Dois até oito fios de cobre isolados● Trançados aos pares● Sofre bastante interferência do ambiente externo
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Meios Físicos
Cabo Coaxial
• Núcleo de fio dentro de uma blindagem• Uso comum em redes antigas, TV a cabo
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Meios Físicos
Cabo de fibra óptica• Fibra de vidro transportando pulsos de luz• Alta velocidade de operação
– Limite não é a fibra e sim os equipamentos• Baixa taxa de erros e imunidade a interferências
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Meios Físicos
Rádio• Sinal transportado como campo eletromagnético• Não há fios físicos• O ambiente afeta a propagação
– Reflexão– Obstrução por objetos– Interferência
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Protocolos e camadas
Redes são complexas
• Muitos componentes– hosts– roteadores– enlaces de vários tipos– aplicações– protocolos– hardware, software
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Protocolos e camadas
Problema principal
Há alguma forma de organizar o funcionamento de uma rede?
Ou pelo menos nossa discussão sobre elas?
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Organização de uma viagem
Aeroporto (chegar)
bagagem (despachar)
portões (embarque)
decolagem
navegação aérea
Aeroporto (sair)
bagagem (receber)
portões (desembarque)
aterrisagem
navegação aérea
voo da aeronave
Uma atividade complexa se realiza em uma série de passos
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Organização de uma viagem
Aeroporto (chegar)
bagagem (despachar)
portões (embarque)
Decolagem
navegação aérea
Aeroporto (sair)
bagagem (receber)
portões (desembarque)
Aterrisagem
navegação aérea
voo da aeronave
Uma visão um pouco diferente
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Organização de uma viagem
Camadas: cada camada implementa um conjunto de funcionalidades
– Através das próprias ações internas da camada– Confiando em serviços fornecidos pelas camadas
imediatamente superior e inferior
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Porque camadas ?
● Facilita a definição e relacionamento das partes de um sistema complexo
● Um modelo de referência em camadas facilita a sua definição
● A modularização facilita a manutenção e atualização do sistema
● As mudanças na implementação de uma camada são transparentes para o resto do sistema
● Novas regras para embarque de passageiros não afetam os procedimentos de decolagem
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Camadas da arquitetura OSI
Aplicação
Apresentação
Sessão
Transporte
Rede
Enlace
Física
● O modelo básico OSI divide os protocolos de rede em sete camadas
● Este é um modelo teórico, de referência, uma rede particular pode não implementar as sete camadas
● Este modelo serviu como base para a criação de diversas outras arquiteturas, notadamente a da Internet
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Camadas da arquitetura Internet
aplicação
transporte
rede
enlace
física
● Aplicação: Aplicações usadas na rede
● Transporte: Transferência fim-a-fim
● Rede: Roteamento, endereçamento
● Enlace: Transferência de dados entre elementos vizinhos da rede
● Física: Transmissão de bits no meio físico
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Camadas da arquitetura Internet
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
HTTP, SMTP, DNS, FTP, SSH, POP3, IMAP, SIP, IRC, SNMPNTP, Telnet, LDAP, Syslog, BitTorrent, ...
TCP, UDP, RTP, ...
IP (v4 e v6), ARP, RARP, ICMP, ...
Ethernet, WIFI, PPP, HDLC, Frame Relay, BlueTooth, xDSL, HFC ...
10BaseT, 100BaseT, 1000BaseT, 1000BaseSX, BNC ...
Exemplos de protocolosCamadas
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Camadas da arquitetura Internet
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
redeenlacefísicaCada camada
• Distribuída• Funções
Implementadas em cada “nó”
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Camadas da arquitetura Internet
aplicaçãotransport
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransport
redeenlacefísica
redeenlacefísica
dados
Ex.: Transporte• Apanha dados da
aplicação
• Acrescenta, verificação de erros e outras informações
• Envia datagrama ao parceiro
• Espera pelo reconhecimento do parceiro
• Analogia: correio
dados
transporte
transporte
ack
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Camadas da arquitetura Internet
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
aplicaçãotransporte
redeenlacefísica
redeenlacefísica
dados
dados
Caminho por onde os dados passam
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Camadas e dados
• Cada camada recebe dados da camada adjacente• Acrescenta ou remove um “cabeçalho” • Passa a nova unidade de dados para a camada adjacente
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
Cliente
Aplicação
Transporte
Rede
Enlace
Física
ServidorMSG
MSG
MSG
MSG
MSG
01010101011010101010101010001011111011
MSG
MSG
MSG
MSG
MSG
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Backbones
● Provedores de backbone
● Interligam centenas ou milhares de redes– Domésticas– De provedores– De instituições
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Backbones
● Provedores de backbone no Brasil
● Comercial: Operadoras de telefonia– OI, Embratel, Brasil Telecom, Telefonica, Intelig etc
● Acadêmica: Rede nacional de pesquisa– RNP (www.rnp.br)
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Backbones
● Provedores de backbone mundiais
● Interligam as redes de provedores de backbone nacionais
– Ex: Global crossing http://www.globalcrossing.com