Redes de Computadores
Visão Geral
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
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
ISP local rede corporativa ISP regional roteador estação servidor móvel
A Internet
ISP local ISP regional roteador estação servidor móvel• Protocolos: controlam o envio e a recepção destes pacotes
● ex: TCP, IP, HTTP, FTP, PPP
● Fracamente hierárquica
● Fortemente padronizada
A Internet
• Serviços da Internet
– Utilizam a infraestrutura de comunicação
– É a única parte da rede “visível” aos usuários
• www • e-mail • ...
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)
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
Protocolos
Um protocolo humano e um protocolo de rede de computadores
Alô
Alô
Que horas são? 15:00 tempo Conexão Aberta Pedido de Conexão GET http://www.ifrn.edu.br Arquivo contendo O site
A estrutura da Internet
• Borda da rede: ● Aplicações ● Clientes ● Servidores • Núcleo da rede: ● Roteadores• Acesso, meios físicos:
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):
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
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?
Núcleo da Rede
● Comutação por circuitos
● Recursos dedicados: não há compartilhamento
● Exige estabelecimento de conexão
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
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 baixaComutação de pacotes permite que mais usuários usem a mesma rede
N usuários
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
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
Acesso Institucional: LANs
• Empresas, Instituições de
ensino, …
• Ethernet
– Cabo compartilhado ou
dedicado conecta sistemas finais e o roteador
Acesso Wireless
• Wireless LANs:
– Utiliza ondas de rádio – padrão IEEE 802.11
• Wide-area wireless access
– UMTS/HSPA: Acesso
wireless via telefonia celular
Ponto de acesso
clientes Roteador
Redes Residenciais
Componentes típicos de uma rede residencial:
• ADSL ou cable modem
• Roteador/firewall
• Ethernet
• Acesso wireless
acesso notebooks roteador/ firewall cable modem cabo
Meios Físicos
● Meios guiados
● Os sinais se propagam em meios sólidos com caminho fixo ● Cobre, fibra óptica
● Meios não guiados ● propagação livre ● rádio
Meios Físicos
Cabo de par trançado (TP)
● Dois até oito fios de cobre isolados ● Trançados aos pares
Meios Físicos
Cabo Coaxial
• Núcleo de fio dentro de uma blindagem • Uso comum em redes antigas, TV a cabo
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
Meios Físicos
Rádio
• Sinal transportado como campo eletromagnético • Não há fios físicos
• O ambiente afeta a propagação – Reflexão
– Obstrução por objetos – Interferência
Protocolos e camadas
Redes são complexas
• Muitos componentes
– hosts
– roteadores
– enlaces de vários tipos – aplicações
Protocolos e camadas
Problema principal
Há alguma forma de organizar o funcionamento de uma rede?
Ou pelo menos nossa discussão sobre elas?
Organização de uma viagem
Aeroporto (chegar) bagagem (despachar) portões (embarque) decolagem navegação aérea Aeroporto (sair) bagagem (receber) portões (desembarque) aterrisagem navegação aérea voo da aeronaveOrganização de uma viagem
Aeroporto (chegar) bagagem (despachar) portões (embarque) Decolagem navegação aérea Aeroporto (sair) bagagem (receber) portões (desembarque) Aterrisagem navegação aérea voo da aeronaveOrganização de uma viagem
Camadas
:cada camada implementa um conjunto de
funcionalidades
– Através das próprias ações internas da camada – Confiando em serviços fornecidos pelas camadas
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
Camadas da arquitetura OSI
Aplicação Apresentação Sessão Transporte Rede Enlace● 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
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
Camadas da arquitetura Internet
Aplicação Transporte
Rede Enlace
HTTP, SMTP, DNS, FTP, SSH, POP3, IMAP, SIP, IRC, SNMP NTP, Telnet, LDAP, Syslog, BitTorrent, ...
TCP, UDP, RTP, ...
IP (v4 e v6), ARP, RARP, ICMP, ...
Ethernet, WIFI, PPP, HDLC, Frame Relay, BlueTooth, xDSL, HFC ...
Exemplos de protocolos Camadas
Camadas da arquitetura Internet
aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede rede enlace físicaCada camada
• Distribuída
• Funções
Implementadas
em cada “nó”
Camadas da arquitetura Internet
aplicação transport rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace aplicação transport rede enlace rede enlace física dados Ex.: Transporte • Apanha dados da aplicação • Acrescenta, verificação de erros e outras informações • Envia datagrama ao parceiro • Espera pelo reconhecimento do dados transporte transporte ackCamadas da arquitetura Internet
aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física aplicação transporte rede enlace física rede enlace física dados dadosCamadas 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 Cliente Aplicação Transporte Rede Enlace Servidor MSG MSG MSG MSG MSG MSG MSG MSG MSG MSG
Backbones
●
Provedores de backbone
●
Interligam centenas ou milhares de redes
– Domésticas – De provedores – De instituições
Backbones
●
Provedores de backbone no Brasil
●
Comercial:
Operadoras de telefonia
– OI, Embratel, Brasil Telecom, Telefonica, Intelig etc
●
Acadêmica:
Rede nacional de pesquisa
Backbones
●
Provedores de backbone mundiais
●
