Prof. Manuel A Rendón M

Kurose

“Redes de Computadores e a

Internet

Uma Abordagem Top-Down

”

5ª. Edição – Pearson

Cap.: 1 até 1.2.2

 Como funciona uma rede?

 Existem princípios de orientação e estrutura?  Conceitos importantes:

◦ Terminologia e conceitos fundamentais

◦ Componentes básicos de HW e SW

◦ Serviços de transporte

◦ Enlaces e comutadores de dados

◦ Redes de acesso e meios físicos

 Antigamente: PCs, estações Linux, servidores,

etc.

 Sistemas modernos: TVs, laptops, consoles,

telefones, webcams, automóveis, dispositivos de sensoriamento ambiental, quadros de

imagens, sistemas de segurança.

 SISTEMAS FINAIS (SF)

 Enlaces de comunicação  pacotes

 Meios físicos: cabos coaxiais, fios de cobre,

fibras óticas, rádio.

 Taxas de dados diferentes  Medida em bits por segundo  SF envia a outro SF:

◦ Segmentar

◦ Byte de cabeçalho a cada segmento

 Comutadores encaminham pacotes

 Mais comuns: roteadores e comutadores de

camada de enlace (switches)

 Sequencia de enlaces: Rota ou caminho da

 Redes  rodovias, estradas e cruzamentos  Fábrica – carga – caminhões

 Depósito – carga descarregada e agrupada  Pacotes  caminhões

 Enlaces  rodovias

 Comutadores  cruzamento  Sistemas  prédios

 Para estender uma rede depende de:  Repetedor: Aumenta os limites

 Ponte: Isola o tráfego entre as redes

 Roteador: Liga duas ou mais redes, direciona e

filtra dados

 Gateway: Conecta duas ou mais redes de tipos

 ISP: Provedor Serviço de Internet  Fornecem acesso à comunicação

◦ Corporativos

◦ De Universidades

◦ De Aeroportos

◦ De Hotéis

◦ De Cafés

 Cada um é um rede de comutadores

 Acessos de rede: Discado, banda larga,

 Acesso aos provedores de conteúdo  ISP’s de nível baixo e alto

 Roteadores de alta velocidade – fibra ótica  Cada rede ISP e gerenciada independente  Executa o protocolo IP e obedece certas

convenções de nome e endereço

 SF’s executam o TCP – envio e recebimento; e

 Serviços a aplicações: correio eletrônico,

navegação na Web, msg instantânea, VoIP, video em tempo real, jogos, P2P, tv, etc.

 Aplicações distribuidas – vários SF’s

 As aplicações são executadas nos SF’s e não

 Ideia  aplicação executada nos SF’s

 Criar componentes de software para SF’s  Java, C, Python

 Troca de dados entre diferentes SF

 Como um componente em um SF orienta a

rede a enviar dados a outro SF?

 Interface de Programação de Aplicação (API) –

regras do emissor para que a rede seja capaz de enviar ao SF destino

 Exemplo uma pessoa enviar uma carta a

outra

 O serviço postal necessita que a primeira

pessoa coloque a carta em um envelope,

escreva o nome completo, endereço, CEP na parte central do envelope, feche, colocar um selo no canto superior direito e colocar o

envelope em uma caixa de correio – “API do correio postal”

 Exemplo de protocolo humano: ◦ Cumprimentar ◦ Resposta ◦ Preguntar a hora ◦ A hora é dada ◦ Finalizar

 Porém podem ter falhas na comunicação:

Negativa, resposta rude, línguas diferentes, ou nenhuma resposta

 É preciso de dois SF executem o mesmo

 Protocolos de hardware – controlam o fluxo

de bits no ‘cabo’ entre duas placas

 Protocolos controle congest. Em SF’s – taxa

de transmissão origem – destino

 Protocolos em roteadores – caminho



Um protocolo define o formato e a ordem das

mensagens trocadas entre dois SF’s, bem

como as ações realizadas na transmissão/

recebimento da mensagem ou outro evento

 Definição cliente (solicita o serviço) – servidor

(executa o serviço)

 Programa cliente roda em um SF e o prog.

servidor em outro – aplicações distribuídas

 Outras aplicações são P2P (programas

executam ações de cliente e servidor), p. ex. compartilhamento de arquivos

 Muitas tecnologias usam infr. Telefônica  Dial-up – linha telefônica – 56 kbps –

transmissão analógica – o acesso bloqueia a linha

 DSL – linha digital de assinante – cabo –

acesso fornecido pela mesma empresa do

telefone – envio de dados e sinais telefônicos - canis de alta velocidade (50kHz-1MHz);

velocidade média (4kHz-50kHz) e bidirecional (até 4kHz)

 Cabo HFC (híbrida fibra-coaxial) – tv a cabo –

fibra ótica para conexão entre terminais de distribuição – modens a cabo - ETHERNET

 FTTH Fiber-To-The-Home –fibra direta da

central à residência – serviço de telefone e tv – fibra compartilhada

 Ethernet – Usada pela rede LAN– par de fios

conectar comutador Ethernet – até 10 Gbps

 Wi-Fi – Rede LAN sem fio – distância alguns

metros – Redes de acesso sem fio, pacotes enviados a estação-base (kms) (até 54Mbps)

 Acesso sem fio longa distância – celular (até

10 km) até 1 Mbps – internet 3G

 WiMAX – Tecnologia em desenvolvimento

para transmissão de 5 até 10 Mbps e distâncias superiores a 10 km

 É um tipo de arquitetura de aplicação

 Há um hospedeiro sempre em funcionamento  Com endereço fixo (IP)

 Ex: aplicação Web

 Os clientes não se comunicam

 Um único servidor pode não ser suficiente 

 Comunicação direita entre pares hospedeiros  Pares controlados por usuários

 Se comunicam se passar p/ servidor dedicado  Exemplos:

◦ Bit Torrent

◦ eMule, LimeWire

◦ Telefonia na internet (Skype)

◦ IPTV

 Cada par gera carga de trabalho, mas

 O problema na Internet: tentar conectar

diferentes tecnologias de forma transparente

 Linguagem comum independente da

tecnologia de rede

 O TCP/IP fornece total transparência aos

usuários finais (LAN, MAN, WAN) mascarando os detalhes da tecnologia de hardware

(camada de transmissão/enlace de dados)

 Sistemas abertos (OS)

 Aplicações: SMTP (email), HTTP (WWW), DNS

 IP: Função básica rotear pacotes de uma

máquina a outra

 Baseado no endereço

 Tecnologia de chaveamento de pacotes

 IP não verifica entrega dos pacotes, ficando

essa responsabilidade para o TCP

 Cada máquina precisa endereço IP

 Conjunto de 32 bits (X varia 0-255): X.X.X.X  DNS associa um nome ao IP

 Aplicações: pares de processos (programas)

comunicantes – passam p/ redes subjacentes

 Um processo envia e recebe mensagens da

rede através de interface chamada

socket

 Analogia do

socket

 Assume mecanismo de transporte do outro

lado da porta



Socket

e transporte (API) Interface de Programação da Aplicação

 Dois protocolos de transporte TCP e UDP  O criador da aplicação deve decidir qual

protocolo usar – serviços diferentes

 Serviços do TCP

◦ Orientado à conexão: Cliente e servidor trocam informação camada de transporte antes de fluir mensagens camada de aplicação

◦ Confiável de transporte: Processos podem confiar entrega dados sem erro e na ordem correta

◦ Controle de congestionamento: Pode limitar a

 O cliente e o servidor trocam informações de

controle da camada de transporte antes de fluir as mensagens da camada de aplicação

 Alerta o cliente e o servidor - se preparam

para receber os pacotes

 Após a fase de apresentação - Conexão TCP

entre os sockets

 Conexão full-duplex (simultânea)

 Ao terminar o envio a aplicação interrompe a

 Processos comunicantes confiar no TCP

entrega todos os dados sem erro e em ordem

 Um lado da aplicação envia um conjunto de

bytes dentro de um socket

 Pode contar com o TCP para entregar os

dados no socket receptor sem falta de bytes nem duplicados

 O TCP também inclui mecanismo de controle

de congestionamento

 Limita a capacidade de transmissão (cliente

ou servidor) quando rede está congestionada

 Tenta limitar a conexão do TCP à sua justa

porção de largura de banda da rede

 Pode ter efeito prejudicial em aplicações de

áudio e vídeo em tempo real, pois são

tolerantes à perda e não precisam serviço de transporte totalmente confiável – usam UDP

 Protocolo simplificado

 Não orientado para conexão  Não há apresentação

 Não confiável de transferência de dados  Não tem controle de congestionamento  Utilizado em aplicações em tempo real –

garante taxa mínima na transferência – evita cabeçalhos de pacotes TCP