IntroducaoRedesInternet.ppt

Prof. Evandro Cantú, Dr. Eng.
REDES DE COMPUTADORES

2
Prof. Evandro Cantú, Dr. Eng.
cantu@sj.cefetsc.edu.br
www.sj.cefetsc.edu.br/wiki
Slides adaptados de J. Kurose & K. Ross
(http://www.aw-bc.com/kurose-ross/),
e J. A. Suruagy
(http://www.nuperc.unifacs.br/suruagy/redes/index.html)
Curso de Capacitação Intelbras Redes Computadores Maio 2007

3
Referência básica:
REDES DE COMPUTADORES E A INTERNET
UMA NOVA ABORDAGEM
(www.aw.com/kurose_br)
James F. Kurose e Keith W. Ross
Copyright: 2003
572 páginas - ISBN: 8588639106

4
Conteúdo
Programático
1. Redes de Computadores e a Internet
2. Camada de Aplicação
3. Camada de Transporte
4. Camada de Rede
5. Camada de Enlace e Redes Locais

5
Parte I:
Introdução
Objetivo do capítulo:
• entender o
contexto, visão
geral das redes e
da Internet
• abordagem:
– Descritiva
– uso da Internet
como exemplo
Resumo:
• o que é a Internet
• o que é um protocolo?
• a borda da rede
• o núcleo da rede
• rede de acesso e meio físico
• estrutura da Internet/ISPs
• desempenho: perda, atraso
• camadas de protocolos,
modelos de serviço
• história

O que é a Internet:
visão dos componentes
• milhões de dispositivos de
computação conectados: hosts
= sistemas finais
• rodando aplicações de rede
• enlaces (canais) de
comunicação
– fibra, cobre, rádio, satélite
– Taxa de transmissão =
largura de banda
(bandwidth)
• roteadores: encaminham
pacotes (pedaços) de dados
através da rede 6
ISP local
Rede da
empresa
roteador workstation
servidor
móvel
ISP
regional

7
Aparelhos internet
interessantes
O menor servidor Web do mundo
http://www-ccs.cs.umass.edu/~shri/iPic.html
Porta retratos IP
http://www.ceiva.com/
Tostadeira habilitada para a Web +
Previsão do tempo
http://dancing-man.com/robin/toasty/

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visão dos componentes
• protocolos: controla o envio e
recepção de mensagens
– ex., TCP, IP, HTTP, FTP,
PPP
• Internet: “rede de redes”
– Livremente hierárquica
– Internet pública versus
intranet privada
• Padrões Internet
– RFC: Request for comments
– IETF: Internet Engineering
Task Force
ISP local
Rede da
empresa
ISP
regional
roteador workstation
servidor
móvel

9
visão dos serviços
• a infra-estrutura de
comunicação permite o
uso de aplicações
distribuídas:
– WWW, email, jogos,
comércio eletrônico,
compartilhamento de
arquivos (MP3)
• serviços de comunicação
disponibilizados:
– sem conexões não confiável
– orientado a conexões e
confiável

10
O que é um
protocolo?
um protocolo humano e um protocolo de rede:
Oi
Oi
Que horas
são?
2:00
TCP connection
req.
TCP connection
reply.
Get http://gaia.cs.umass.edu/index.htm
<arquivo>
tempo

11
O que é um
protocolo?
… msgs específicas
são enviadas
… ações específicas
são realizadas
quando as msgs são
recebidas, ou
acontecem outros
eventos
Protocolos de rede:
• todas as atividades de
comunicação na Internet
são governadas por
protocolos
protocolos definem o formato,
ordem das msgs enviadas e
recebidas pelas entidades da
rede, e ações tomadas quando
da transmissão ou recepção de
msgs

12
Uma olhada mais de
perto na estrutura
da rede:
• Borda da rede:
aplicações e hosts
• Núcleo da rede:
– roteadores
– rede de redes
• Redes de acesso, meio
físico: enlaces de
comunicação

13
A borda
da rede:
• Sistemas finais (hosts):
– rodam programs de aplicação
– ex., WWW, email
– na “borda da rede”
• Modelo cliente/servidor
– o host cliente faz os pedidos, são
atendidos pelos servidores
– ex., cliente WWW (browser)/
servidor; cliente/servidor de email
• Modelo peer-peer:
– uso mínimo (ou nenhum) de
servidores dedicados
– ex.: Gnutella, KaZaA

14
Borda da rede: serviço
orientado a conexões
Objetivo: transferência de dados
entre sistemas finais.
• handshaking: prepara a
transferência de dados
– Alô, alô protocolo humano
– inicializa o “estado” em
dois hosts que desejam se
comunicar
• TCP - Transmission Control
Protocol
– serviço orientado a
conexão da Internet
serviço TCP [RFC 793]
• transferência de dados através
de um fluxo de bytes ordenados
e confiável
– perda: reconhecimentos e
retransmissões
• controle de fluxo :
– transmissor não inundará o
receptor
• controle de congestionamento :
– transmissor “diminui a taxa
de transmissão” quando a
rede está congestionada.

15
Borda da rede:
serviço sem conexão
Objetivo: transferência de
dados entre sistemas finais
– mesmo que antes!
• UDP - User Datagram
Protocol [RFC 768]:
– serviço sem conexão
– transferência de dados
não confiável
– não controla o fluxo
– nem congestionamento
Aplicações que usam
TCP:
• HTTP (WWW), FTP
(transferência de
arquivo), Telnet (login
remoto), SMTP (email)
Aplicações que usam
UDP:
• teleconferência,
telefonia Internet

16
O Núcleo
da Rede
• Malha de roteadores
interconectados
• a pergunta fundamental: como
os dados são transferidos
através da rede?
– comutação de circuitos:
circuito dedicado por
chamada: rede telefônica
– comutação de pacotes: os
dados são enviados através
da rede em pedaços
discretos.

17
Núcleo da Rede:
Comutação de
Circuitos
Recursos fim a fim são
reservados para a chamada.
• Banda do enlace,
capacidade dos
comutadores
• recursos dedicados: sem
compartilhamento
• desempenho tipo circuito
(garantido)
• necessita estabelecimento
de conexão

18
Núcleo da Rede:
Comutação de
Circuitos
• recursos da rede (ex.,
banda) são divididos
em “canais
dedicados”
• canais alocados às
chamadas
• o canal fica ocioso se
não for usado pelo
seu dono (não há
compartilhamento)
• como é feita a divisão
da banda de um
canal em “pedaços”
(multiplexação)
– divisão de freqüência
– divisão de tempo

Comutação de
Circuitos:
FDM e TDM
FDM
freqüência
tempo
TDM
freqüência
tempo
4 usuários
Exemplo:

20
Exemplo
numérico
• Quanto tempo leva para enviar um arquivo de
640.000 bits de um host A para um host B
através de uma rede de comutação de circuitos?
– Todos os enlaces são de 2,048 Mbps
– Cada enlace usa TDM com 32 slots (fatias)
– 500 mseg para estabelecer um circuito fim-a-
fim
Calcule!

21
Núcleo da Rede:
Comutação de
Pacotes
Cada fluxo de dados fim a fim é
dividido em pacotes
• pacotes dos usuários A, B
compartilham os recursos da
rede
• cada pacote usa toda a banda
do canal
• recursos são usados quando
necessário,
Disputa por recursos:
 a demanda total pelos
recursos pode superar a
quantidade disponível
 congestionamento: pacotes
são enfileirados, esperam
para usar o enlace
 armazena e retransmite:
pacotes se deslocam uma
etapa por vez
 transmite num enlace
 espera a vez no próximo
Divisão da banda em “canais”
Alocação dedicada
Reserva de recursos

22
Comutação de Pacotes:
Multiplexação Estatística
A seqüência de pacotes A & B não possuem um padrão constante
 multiplexação estatística
Em TDM cada host utiliza o mesmo slot em cada um dos quadros
TDM.
A
B
C
Ethernet
10 Mbps
2 Mbps
34 Mbps
D E
multiplexação estatística
fila de pacotes
esperando pelo
enlace de saída

23
Comutação de pacotes
versus comutação
de circuitos
• Enlace de 1 Mbit
• cada usuário:
– 100Kbps quando “ativo”
– ativo 10% do tempo
• comutação por circuitos:
– 10 usuários
• comutação por pacotes:
– com 35 usuários,
probabilidade > 10 ativos
menor que 0,004
A comutação de pacotes permite que mais usuários usem a rede!
N usuários
Enlace de
1 Mbps

24
• Ótima para dados em surtos
– compartilhamento dos recursos
– não necessita estabelecimento de conexão
• Congestionamento excessivo: atraso e perda de pacotes
– necessita de protocolos para transferência confiável de
dados, controle de congestionamento
• P: Como fornecer um comportamento do tipo circuito?
– São necessárias garantias de banda para aplicações
de áudio e vídeo
– ainda é um problema não resolvido
A comutação de pacotes ganha de lavagem?
Comutação de pacotes
versus comutação
de circuitos

25
Comutação de Pacotes:
armazene-e-retransmita
• Leva L/R segundos
para transmitir um
pacote de L bits em um
canal de R bps
• Todo o pacote deve
chegar ao roteador
antes que possa ser
transmitido no próximo
canal: armazene e
retransmita
• atraso = 3L/R
Exemplo:
• L = 7,5 Mbits
• R = 1,5 Mbps
• atraso = 15 seg
R R R
L

26
Comutação de pacotes:
Segmentação de
mensagens
Quebre agora a
mensagem em 5000
pacotes
 Cada pacote de 1.500
bits
 1 mseg para transmitir
um pacote em um canal
 pipelining: cada canal
funciona em paralelo
 Atraso reduzido de 15
seg para 5,002 seg

27
Redes comutadas
por pacotes:
encaminhamento
(forwarding)
• Objetivo: mover pacotes entre roteadores da origem até o destino
– serão estudados diversos algoritmos de escolha de caminhos
• redes datagrama:
– o endereço do destino determina próxima etapa
– rotas podem mudar durante a sessão
– analogia: dirigir, pedindo informações
• redes de circuitos virtuais:
– cada pacote contém uma marca (id. do circuito virtual), marca
determina próxima etapa
– caminho fixo determinado no estabelecimento da chamada,
permanece fixo durante a chamada
– os roteadores mantêm estados para cada chamada

28
Circuitos
Virtuais

29
Comutação de
Circuitos
Comutação de
Mensagens
Comutação de
Pacotes

30
Taxonomia
de Redes
Redes de
Telecomunicações
Redes comutadas
por circuitos
FDM TDM
Redes comutadas
por pacotes
Redes
com CVs
Redes
datagrama
• Uma rede Datagrama não é orientada a conexão ou sem conexão.
•A Internet provê tanto serviços orientados a conexão (TCP)
quanto não-orientados a conexão (UDP) para as aplicações.

31
Redes de acesso
e meios físicos
P: Como conectar os sistemas
finais aos roteadores de
borda?
• redes de acesso residencial
• redes de acesso institucional
(escola, empresa)
• redes de acesso móvel
Considere:
• largura de banda (bits por
segundo) da rede de acesso?
• compartilhada ou dedicada?

32
Acesso residencial:
acesso ponto a ponto
• Discado (Dialup) via
modem
– acesso direto ao roteador
de até 56Kbps
(teoricamente)
– Não dá para surfar e
telefonar ao mesmo tempo!
• RDSI/ISDN:
– rede digital de serviços
integrados: conexão digital
de 128Kbps ao roteador.
• ADSL: asymmetric digital
subscriber line
– até 1 Mbps casa-ao-
roteador
– até 8 Mbps roteador-para-
casa

33
ADSL: Espectro
de freqüências

34
Acesso residencial:
cable modems
• HFC: hybrid fiber coax
– assimétrico: até 30Mbps descida (downstream), 2
Mbps subida (upstream).
• rede de cabos e fibra conectam as
residências ao roteador do ISP
– acesso compartilhado ao roteador pelas
residências
– questões: congestionamento, dimensionamento
• implantação: disponível através de empresas
de TV a cabo

35
Arquitetura de redes
a cabo: Visão Geral
casa
cable headend
Rede de distribuição
(simplificada)
Tipicamente entre 500 a 5.000 casas

36
cable headend
(simplificada)
casa

37
cable headend
servidore(s)
(simplificada)
casa

38
cable headend
Canais
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
V
I
D
E
O
D
A
T
A
D
A
T
A
C
O
N
T
R
O
L
1 2 3 4 5 6 7 8 9
FDM:
(simplificada)
casa

39
Acesso institucional:
rede local
• rede local (LAN - Local Area
Network) da empresa/univ.
conecta sistemas finais ao
roteador de borda
• Ethernet:
– cabos compartilhados ou
dedicados conectam o sistema
final ao roteador
– 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit
Ethernet

40
Redes de acesso
sem fio (wireless)
• rede de acesso compartilhado
sem fio conecta o sistema final
ao roteador
– Via estação base = “ponto de
acesso”
• LANs sem fio:
– ondas de rádio substituem os
fios
– 802.11b (WiFi): 11 Mbps
• acesso sem fio com maior
cobertura
– Provido por uma operadora
– 3G ~ 384 kbps
estação
base
hosts
móveis
roteador

41
Redes domésticas
Componentes típicos da rede doméstica:
• ADSL ou cable modem
• roteador/firewall/NAT
• Ethernet
• Ponto de acesso wireless
Ponto de
acesso
wireless
Laptops
wireless
roteador/
firewall
cable
modem
do/para
cable
headend
Ethernet
(comutado)

42
Meios
Físicos
• Bit: Propaga-se entre o
transmissor e o
receptor
• enlace físico: o que
está entre o transmissor
e o receptor
• meios guiados:
– os sinais se
propagam em meios
sólidos: cobre, fibra
• meios não guiados:
– os sinais se
propagam
livremente, ex. rádio
Par Trançado (TP - Twisted Pair)
• dois fios de cobre isolados
– Categoria 3: fios
tradicionais de telefonia,
10 Mbps Ethernet
– Categoria 5: 100Mbps
Ethernet

43
Meios físicos:
cabo coaxial, fibra
Cabo coaxial:
• fio (transporta o sinal) dentro de
outro fio (blindagem)
– banda básica (baseband):
canal único no cabo
– banda larga (broadband):
múltiplos canais num cabo
• bidirecional
• Era utilizada na Ethernet
10Mbps
Cabo de fibra óptica:
 fibra de vidro transporta
pulsos de luz
 opera em alta velocidade:
 transmissão ponto a ponto
de alta velocidade (ex., 10
Gbps)
 baixa taxa de erros:
repetidores mais afastados;
imune a ruído eletromagnético

44
Meios físicos:
rádio
• sinal transportado em
ondas eletromagnéticas
• não há “fio” físico
• bidirecional
• efeitos do ambiente de
propagação:
– reflexão
– obstrução por objetos
– interferência
Tipos de enlaces de rádio:
 microondas
 ex.: canais de até 45 Mbps
 LAN (ex., Wifi)
 2Mbps, 11Mbps
 longa distância (ex., celular)
 ex. 3G, 100’s kbps
 satélite
 canal de até 50Mbps (ou
múltiplos canais menores)
 atraso fim a fim de 270 mseg

45
• quase hierárquica
• No centro: ISPs “tier-1” (ex., UUNet, BBN/Genuity, Sprint,
AT&T), cobertura nacional/internacional
– trata os demais como iguais
Tier 1
ISP
Tier 1
ISP
Tier 1
ISP
Provedores
Tier-1 se
interligam
(peer) de
forma
privada
NAP
Provedores Tier-1
também se
interligam em
pontos de acesso
de rede (NAPs)
públicos
Estrutura da Internet:
rede de redes

46
Provedor de Backbone
Nacional
ex. Embratel
http://www.embratel.net.br

47
Conexões
Internacionais

48
• “Tier-2” ISPs: ISPs menores (freqüentemente regionais)
– Conexão a um ou mais ISPs tier-1, possivelmente a
outros ISPs tier-2
Tier 1
ISP
Tier 1
ISP
Tier 1
ISP
NAP
Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
Tier-2 ISP Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
Tier-2 ISP paga
ao tier-1 ISP
pela
conectividade ao
resto da
Internet
 tier-2 ISP é
cliente do
provedor
tier-1
Tier-2 ISPs
também se
interligam
privadamente
e também ao
NAP
rede de redes

49
• “Tier-3” ISPs e ISPs locais
– rede de última milha (“acesso”) (próximo aos sistemas finais)
Tier 1
ISP
Tier 1
ISP
Tier 1
ISP
NAP
Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP Tier 3
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
ISPs locais e
tier- 3 são
clientes de
ISPs
superiores
conectando-os
ao resto da
Internet
rede de redes

50
• um pacote passa através de diversas redes!
Tier 1
ISP
Tier 1
ISP
Tier 1
ISP
NAP
Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
Tier-2 ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP Tier 3
ISP
local
ISP
local
ISP
local
ISP
rede de redes

51
Como ocorrem
as perdas e atrasos?
pacotes enfileiram nos buffers do roteador
• taxa de chegada de pacotes ao enlace excede a capacidade
do link de saída.
• pacotes enfileram, esperam pela vez
A
B
pacote em transmissão (atraso)
enfileiramento de pacotes (atraso)
buffers livres (disponíveis): pacotes que chegam são
descartados (perda) se não houver buffers livres

52
Quatro fontes de
atraso dos pacotes
1. processamento no nó:
– verificação de bits
errados
– identificação do
enlace de saída
2. enfileiramento
– tempo de espera no enlace
de saída até a transmissão
– depende do nível de
congestionamento do
roteador
A
B
propagação
transmissão
processamento
no nó enfileiramento

53
Atraso em redes
comutadas por pacotes
3. Atraso de transmissão:
• R=largura de banda do
enlace (bps)
• L=compr. do pacote (bits)
• tempo para enviar os bits no
enlace = L/R
4. Atraso de propagação:
• d = compr. do enlace
• s = velocidade de propagação
no meio (~2x108 m/seg)
• atraso de propagação = d/s
Nota: s e R são valores
muito diferentes!
A
B
propagação
transmissão
processamento
no nó enfileiramento

54
Analogia com
uma Caravana
• Os carros se “propagam” a
100 km/h
• O pedágio leva 12 seg para
atender um carro (tempo de
transmissão)
• carro~bit; caravana ~ pacote
• P: Quanto tempo leva até
que a caravana esteja
enfileirada antes do segundo
pedágio?
• Tempo para “atravessar”
toda a caravana através do
pedágio para a estrada =
12*10 = 120 sec
• Tempo para que o último
carro se propaga do primeiro
para o segundo pedágio:
100km/(100km/h)= 1 h
• R: 62 minutos
pedágio
pedágio
Caravana
de dez carros
100 km 100 km

55
Analogia com
uma caravana (mais)
• Os carros agora se
“propagam” a 1000 km/h
• Os pedágios agora levam
em torno de 1 min para
atender um carro
• P: Os carros chegarão ao
segundo pedágio antes
que todos os carros
tenham sido atendidos no
primeiro pedágio?
• Sim! Após 7 min, o 1o. Carro
chega ao 2o. Pedágio e ainda
há 3 carros no 1o. pedágio.
• O 1o. bit do pacote pode
chegar ao 2o. Roteador antes
que o pacote tenha sido
totalmente transmitido no 1o.
roteador!
pedágio
pedágio
Caravana
de dez carros
100 km 100 km

56
Atraso
no nó
• dproc = atraso de processamento
– tipicamente de poucos microsegs ou menos
• dqueue = atraso de enfileiramento
– depende do congestionamento
• dtrans = atraso de transmissão
– = L/R, significativo para canais de baixa velocidade
• dprop = atraso de propagação
– poucos microsegs a centenas de msegs
dnó
dproc
denfil
dtrans
dprop

57
Atraso de
enfileiramento
• R=largura de banda do
enlace (bps)
• L=compr. do pacote (bits)
• a=taxa média de chegada
de pacotes
intensidade de tráfego = La/R
 La/R ~ 0: pequeno atraso de enfileiramento
 La/R -> 1: grande atraso
 La/R > 1: chega mais “trabalho” do que a
capacidade de atendimento, atraso médio
infinito!

Atrasos e rotas
“reais” da Internet
• Como são os atrasos e as perdas reais da Internet?
• Programa Traceroute : fornece medições de atraso
da fonte até os diversos roteadores ao longo do caminho
fim-a-fim até o destino.
Para cada i:
– Envia n pacotes, com ttl i=1...n, que alcançarão o roteador i no
caminho até o destino.
– O roteador i devolverá um pacote a origem dizendo que o ttl
expirou (mensagem ICMP).
– O transmissor calcula o intervalo de tempo decorrido entre a
transmissão e a chegada da resposta.
Ttl 1
Ttl 2
Ttl 3

59
Atrasos e
rotas “reais”
1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms
2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms
3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms
4 jn1-at1-0-0-19.wor.vbns.net (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms
5 jn1-so7-0-0-0.wae.vbns.net (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms
6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms
7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms
8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms
9 de2-1.de1.de.geant.net (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms
10 de.fr1.fr.geant.net (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms
11 renater-gw.fr1.fr.geant.net (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms
12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms
13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms
14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms
15 eurecom-valbonne.r3t2.ft.net (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms
16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms
17 * * *
18 * * *
19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms
traceroute: roteadores, atrasos de ida e volta no caminho
da origem até o destino (source-dest path)

60
Perda
de pacotes
• fila (buffer) anterior a um canal possui
capacidade finita
• quando um pacote chega numa fila cheia, o
pacote é descartado (perdido)
• o pacote perdido pode ser retransmitido pelo nó
anterior, pelo sistema origem, ou não ser
retransmitido

61
“Camadas”
de Protocolos
As redes são complexas!
• muitos “pedaços”:
– hosts
– roteadores
– enlaces de diversos
meios
– aplicações
– protocolos
– hardware, software
Pergunta:
Como organizar a
estrutura da rede?

62
Organização de
uma viagem aérea
• uma série de etapas
bilhete (compra)
bagagem (check in)
portão (embarque)
subida
roteamento do avião
bilhete (reclamação)
bagagem (recup.)
portão (desembarque)
aterrissagem

63
Funcionalidade de uma
empresa aérea
em camadas
Camadas: cada camada implementa um serviço
– através de ações internas à camada
– depende dos serviços providos pela camada inferior
Aeroporto
de
partida
Aeroporto
de
chegada
centros de controle de tráfego
aéreo intermediários
bilhete
bagagem
portão
Subida/aterris.
Roteam.avião
bilhete (reclam.)
bagagem (recup.)
portão (desembq)
pista (aterriss.)
roteamento avião
roteam. avião roteam. avião
bilhete (compra)
bagagem (desp.)
portão (embarque)
pista (subida)
roteamento avião

64
Por que dividir
em camadas?
Lidar com sistemas complexos:
• estrutura explícita permite a identificação e
relacionamento entre as partes do sistema complexo
– modelo de referência em camadas para discussão
• modularização facilita a manutenção e atualização do
sistema
– mudança na implementação do serviço da camada é
transparente para o resto do sistema
– ex., mudança no procedimento no portão não afeta o
resto do sistema

65
Pilha de
protocolos Internet
• aplicação: dá suporte a aplicações de
rede
– FTP, SMTP, HTTP
• transporte: transferência de dados host-
a-host
– TCP, UDP
• rede: roteamento de datagramas da
origem até o destino
– IP, protocolos de roteamento
• enlace: transferência de dados entre
elementos de rede vizinhos
– PPP, Ethernet
• física: bits “no fio”
aplicação
transporte
rede
enlace
física

66
Camadas:
comunicação lógica
aplicação
transporte
rede
enlace
física
aplicação
transporte
rede
enlace
física
aplicação
transporte
rede
enlace
física
aplicação
transporte
rede
enlace
física
rede
enlace
física
Cada camada:
• distribuída
• as “entidades”
implementam as
funções das
camadas em
cada nó
• as entidades
executam
ações, trocam
mensagens
entre parceiras

67
Camadas:
comunicação lógica
Ex.: transporte
• recebe dados da
aplicação
• adiciona endereço
e verificação de
erro para formar o
“datagrama”
• envia o datagrama
para a parceira
• espera que a
parceira acuse o
recebimento (ack)
• analogia: correio
aplicação
transporte
rede
enlace
física
aplicação
transporte
rede
enlace
física
aplicação
transporte
rede
enlace
física
aplicação
transporte
rede
enlace
física
rede
enlace
física
dados
dados
dados
transporte
transporte
ack

68
Camadas:
comunicação física
aplicação
transporte
rede
enlace
física
aplicação
transporte
rede
enlace
física
aplicação
transporte
rede
enlace
física
aplicação
transporte
rede
enlace
física
rede
enlace
física
dados
dados

69
mensagem
segmento
datagrama
quadro
origem
aplicação
transporte
rede
enlace
física
H
t
H
n
H
l
M
H
t
H
n
M
H
t
M
M
destino
H
t
H
n
H
l
M
H
t
H
n
M
H
t
M
M
rede
enlace
física
enlace
física
H
t
H
n
H
l
M
H
t
H
n
M
H
t
H
n
H
l
M
H
t
H
n
M
H
t
H
n
H
l
M H
t
H
n
H
l
M
roteador
switch
Encapsulamento
aplicação
transporte
rede
enlace
física

70
História da
Internet
• 1961: Kleinrock - teoria das
filas demonstra eficiência da
comutação por pacotes
• 1964: Baran - comutação de
pacotes em redes militares
• 1967: concepção da ARPAnet
pela ARPA (Advanced
Research Projects Agency)
• 1969: entra em operação o
primeiro nó da ARPAnet
• 1972:
– demonstração pública
da ARPAnet
– NCP (Network Control
Protocol) primeiro
protocolo host-host
– primeiro programa de
e-mail
– ARPAnet com 15 nós
1961-1972: Estréia da comutação de pacotes

71
Princípios de interconexão de
Cerf e Kahn:
– minimalismo, autonomia -
não é necessária nenhuma
mudança interna para
interconectar redes
– modelo de serviço best
effort
– roteadores sem estados
– controle descentralizado
definem a arquitetura atual da
Internet
História da
Internet
 1970: rede de satélite
ALOHAnet no Havaí
 1973: Metcalfe propõe a
Ethernet em sua tese de
doutorado
 1974: Cerf e Kahn - arquitetura
para a interconexão de redes
 fim dos anos 70: arquiteturas
proprietárias: DECnet, SNA,
XNA
 fim dos anos 70: comutação de
pacotes de comprimento fixo
(precursor do ATM)
 1979: ARPAnet com 200 nós
1972-1980: Interconexão de redes novas e proprietárias

72
História da
Internet
• 1983: implantação do
TCP/IP
• 1982: definição do
protocolo SMTP para e-mail
• 1983: definição do DNS
para tradução de nome
para endereço IP
• 1985: definição do
protocolo FTP
• 1988: controle de
congestionamento do TCP
• novas redes nacionais:
Csnet, BITnet, NSFnet,
Minitel
• 100.000 hosts conectados
numa confederação de
redes
1980-1990: novos protocolos, proliferação de redes

73
História da
Internet
• início dos anos 90: ARPAnet
desativada
• 1991: NSF remove restrições
ao uso comercial da NSFnet
(desativada em 1995)
• início dos anos 90 : Web
– hypertexto [Bush 1945,
Nelson 1960’s]
– HTML, HTTP: Berners-
Lee
– 1994: Mosaic,
posteriormente Netscape
– fim dos anos 90:
comercialização da Web
Final dos anos 90:
• est. 50 milhões de
computadores na Internet
• est. mais de 100 milhões de
usuários
• enlaces de backbone a 1 Gbps
• 1996: criação do projeto
INTERNET2
• novas aplicações: mensagens
instantâneas,
compartilhamento de arquivos
P2P
Anos 90: comercialização, a WWW

74
Evolução do Número
de Hosts

75
Internet/BR
• A Rede Nacional de Pesquisa (RNP) teve início em
1989.
• Aberta para uso comercial em 1994
• Posição absoluta (Network Wizards, 01/04):
– Número de hosts: 3.163.349
– 8o do Mundo
– 3o das Américas (México em 15o lugar com
1.333.406)
– 1o da América do Sul (Argentina em 22o lugar com
742.358)
• 12,48 Milhões de Internautas domésticos ativos (2/04)

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