Redes de Computadores 2

- Conceitos Básicos de Redes –

Paulo Roberto Freire Cunhaprfc@cin.ufpe.br

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

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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

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Elementos da Internet (cont.)

provedor deinternet (ISP)

Rede 1

provedorde backbone

roteador pc servidor estação móvel

par trançado

fibra óptica

microondas

ERBsMóvel

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Elementos da Internet (cont.)

protocolos “conjunto de regras”

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

Internet “rede das redes” Internet X internet

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Elementos da Internet (cont.)

definições de “padrões” na Internet

RFC – Request for Comments

IETF – Internet Engineering Task Force

W3C – World Wide Web Consortium

IANA - Internet Assigned Numbers Authority

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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)

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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

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Protocolos (cont.)

“oi”

“oi”

“qual o seu nome?”

“Napoleão”

req.

conexão TCP

conexão TCP

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

páginaTe

mpo

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Detalhes da Extremidade da Rede

elementos da extremidade da rede

aplicações hosts

elementos centrais da rede roteadores redes de redes

links de comunicação

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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.)

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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.)

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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”

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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

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Detalhes do Núcleo da Rede (cont.)

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

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Detalhes do Núcleo da Rede (cont.)

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)

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Detalhes do Núcleo da Rede (cont.)

Comutação por pacote recursos agregados podem exceder o limite

congestão filas de pacotes

“armazena e envia” (store and forward) pacotes são enviados por “etapas”

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Detalhes do Núcleo da Rede (cont.)

Comutação por pacote

A

B

C10 MbsEthernet

1.5 Mbs

45 Mbs

D E

filas de pacotesesperando links

de saída

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Detalhes do Núcleo da Rede (cont.)

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

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Redes de Acesso

Redes deComunicação

Redes de ComunicaçãoPSTN (Public Switched Telephone Network)LAN (Local Area Network)PSDN (Public Switched Data Network)ISDN (Integrated Services Digital Network)

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Redes de Acesso conexão com roteadores

Acesso residencial a um provedor (PSTN)

Acesso institucional (LAN)

Acesso a uma rede sem-fio

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Redes de Acesso

Acesso ResidencialModem

conexões de 56kbpsISDN (Integrated Service Digital Network)

RDSI – Rede Digital Serviços Integradosconexões de 128Kbps

ADSL (Assymetric Digital Subscriber Line)1 Mbps (casa-roteador)8 Mbps (roteador-casa)

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Redes de Acesso acesso residencial (cont.)

Modem

EstaçãoFinal

EstaçãoInterurbana

EstaçãoFinal

Modem

PSTN

CODEC

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Redes de Acesso

Acesso Institucionaluniversidades, empresasacesso a uma rede local (LAN)padrão ethernet (10Mbps,100Mbps)

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Redes de Acesso

Acesso com Redes Sem-FioLANs sem-fiocabos trocados por rádio

ERB

EM

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Redes de Comutação por Pacotes

Roteamento

De:Para:

Objetivo: Mover pacotes da origem para o destino

12 1212 12

12

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Redes de Comutação por Pacotes

Roteamento (cont.)

Rede Datagramao endereço de destino decide o próximo hopas rotas podem mudar durante a sessão

De:Para:

12 1

2

1

2

1 2

1 22

hop

2

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Redes de Comutação de Pacotes

Roteamento (cont.)

Rede Circuito Virtualcada 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

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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

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Roteamento

atrasos nos hops (roteadores)

A

B

verificação de erros determinação da saída

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Roteamento

atrasos nos hops (roteadores)

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

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Estruturação de Redes

roteador

hosts

links

protocolos hardware, software

aplicações

Redes são complexas e precisam ser organizadasde alguma forma!!!

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Estruturação do correio

encomenda

agência

central de distribuição

aeroporto

transporte aéreo

encomenda

agência

central dedistribuição

aeroporto

transporte aéreo

transporte aéreo

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Estruturação do correio (camadas)

usuário(encomenda)

agência

central de distribuição

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

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Estruturação do correio (serviços)

usuário-para-usuário

agência - agência

central-central

aeroporto-aeroporto

avião

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Estruturação do correio (distribuição)

usuário

agência

central de distribuição

aeroporto

transporte aéreo

usuário

agência

central de distribuição

aeroporto

transporte aéreo

Emiss

or

Dest

inat

ário

Conexão 1 Conexão 1

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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

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Organização em Camadas

protocolo da camada 4

protocolo da camada 3

protocolo da camada 2

protocolo da camada 1

Meio Físico

Camada 5

interface 5/4

Camada 4

interface 4/3

Camada 3interface 3/2

Camada 2interface 2/1

Host 1

Camada 5interface 5/4

Camada 4interface 4/3

Camada 3interface 3/2

Camada 2interface 2/1

Host 2Pares

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Organização em Camadas

protocolo da camada 4

protocolo da camada 3

protocolo da camada 2

protocolo da camada 1

Meio Físico

Camada 5

Camada 4

Camada 3

Camada 2

Host 1

Camada 5

Camada 4

Camada 3

Camada 2

Host 2Pilha de Protocolos

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Modelo de Referência OSI

Meio Físico

enlace

rede

transporte

sessão

apresentação

aplicação

enlace

rede

transporte

sessão

apresentação

aplicação

enlace

rede

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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

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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

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Pilha de protocolos da Internet

Camada de Abstração do Hardware

Interface de rede

ARP PPPIP

UDP TCP ICMP

Interface de Sockets

Drivers

FTP

TELNET

DNS

HTTP

SMTP

SNMP

Aplicaçãodo Usuário

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Comunicação Lógica aplicaçãotransporte

redeenlacefísico

aplicaçãotransporte

redeenlacefísico aplicação

transporterede

enlacefísico

aplicaçãotransporte

redeenalcefísico

redeenlacefísico

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Comunicação Lógica

aplicaçãotransporte

redeenlacefísico

aplciaçãotransporte

redeenlacefísico aplicação

transporterede

enlacefísico

aplciaçãotransporte

redeenlacefísico

redeenlacefísico

dado

dado

dado

transporte

transporte

ack

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Comunicação Física

aplicaçãotransporte

redeenlacefísica

aplicaçãotransporte

redeenlacefísica aplicação

transporterede

enlacefísica

aplicaçãotransporte

redeenlacefísico

redeenlacefísica

dado

dado

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Fluxo de Informações nas Camadas

protocolo da camada 5

protocolo da camada 4

protocolo da camada 3

protocolo da camada 2

M1H4 M2H3 H3

M

MH4

M1H4H3 M2H3T2H2 H2 T2

5

4

3

2

M1H4 M2H3 H3

M

MH4

M1H4H3 M2H3T2H2 H2 T2

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Fluxo de Informações nas Camadas

Camada

Física

PILHA

DE

PROTOCOLOS

Aplicação

PILHA

DE

PROTOCOLOS

Aplicação

10101 10101

10101010101010111000010101110101111110000000010001010

10101 10101